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纳米VO2/ZnO复合薄膜的热致变色特性研究

朱慧群 李毅 周晟 黄毅泽 佟国香 孙若曦 张宇明 郑秋心 李榴 沈雨剪 方宝英

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纳米VO2/ZnO复合薄膜的热致变色特性研究

朱慧群, 李毅, 周晟, 黄毅泽, 佟国香, 孙若曦, 张宇明, 郑秋心, 李榴, 沈雨剪, 方宝英

Study on thermochromic properties of VO2/ZnO nanocrystalline composite films

Li Yi, Zhu Hui-Qun, Zhou Sheng, Huang Yi-Ze, Tong Guo-Xiang, Sun Ruo-Xi, Zhang Yu-Ming, Zheng Qiu-Xin, Li Liu, Shen Yu-Jian, Fang Bao-Ying
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  • 为提高VO2薄膜的热致变色性能,采用纳米结构和复合结构二者相结合的方法,通过磁控溅射技术先在玻璃衬底上制备高(002)取向ZnO薄膜,再在ZnO层上室温沉积钒金属薄膜,最后经热氧化处理获得纳米结构VO2/ZnO复合薄膜.利用变温拉曼光谱观察分析了VO2/ZnO薄膜相变前后的晶格畸变和键态的演变过程,讨论了薄膜的结构与热致红外开关特性和相变温度的内在关系.结果显示,与相同条件获得的同厚度的单层VO2薄膜相比,纳米VO
    Based on thermo-optical phase transition effect, VO2/ZnO nanostructure composite films are designed and successfully prepared by depositing ZnO films with high (002) orientation on soda-lime glass substrates first, and then the vanadium dioxide films are fabricated by depositing vanadium metal films on ZnO films at room temperature and thermal oxidation treatment. The thermochromic properties of VO2/ZnO nanocomposite films are measured and compared with the single-layer VO2 films on SiO2 glass substrates with the same thickness. The lattice distortion and bonding state of the VO2/ZnO nanocomposite films before and after phase transition are observed and analyzed by Raman spectroscopy at the different temperatures. The relations of infrared switching properties and phase transition temperature to nanostructure and film thickness are discussed. The results show that the thermochromic optical properties are improved significantly. VO2/ZnO nano-composite films have high (002) orientation so that the infrared transmittance before phase transition is more than twice as large as that after phase transition, and the width of thermal hysteresis is narrowed by about 5℃ and phase transition temperature is decreased about 8℃. It suggestes that the nano-composite films can significantly reduce the phase transition temperature and enhance the infrared light switch modulation capabilities of VO2 thin films.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号:2006AA03Z348),教育部科学技术研究重点项目(批准号:207033),上海市教育委员会科研创新重点项目(批准号:10ZZ94),广东省自然科学基金(批准号:10152902001000025),上海市研究生创新基金(批准号:JWCXSL1001)和上海市重点学科(批准号:S30502)资助的课题.
    [1]

    Nag J, Haglund Jr R F 2008 J.Phys.: Condens. Matter 20 1

    [2]

    Kyoung J, Seo M, Park H, Koo S, Kim H, Park Y, Kim B J, Ahn K, Park N, Kim H, Kim D S 2010 Optics Express 18 16452

    [3]

    Saeli M, Binions R, Piccirillo C 2009 Appl. Surf. Sci. 255 7291

    [4]

    Granqvist C G, Lansaker P C, Mlyuka N R 2009 Solar Energy Materials & Solar Cells 93 2032

    [5]

    Chen S H, Lai J J, Dai J, Ma H, Hongchen Wang H C, Yi X J 2009 Optics Express 17 24153

    [6]

    Piccirillo C, Binions R, Parkin I P 2008 Thin Solid Films 516 1992

    [7]

    Beteille F, Livage J 1998 J. Sol-Gel. Sci. Technol. 13 915

    [8]

    Lopez R, Boatner L A, Haynes T E 2002 J. Appl. Phys., 92 4031

    [9]

    Ruzmetov D, Senanayake S D, Narayanamurti V 2008 Phys. Rev. B 77 195442

    [10]

    Li J, Dho J 2010 J. Crystal Growth 312 3287

    [11]

    Du J, Gao Y, Luo H 2011 Solar Energy Materials & Solar Cells, 95 1604

    [12]

    Chiu T W, Tonooka K, Kikuchi N 2010 Thin Solid Films 518 7441

    [13]

    Chiu T W, Tonooka K, Kikuchi N 2010 Appl. Surf. Sci. 256 6834

    [14]

    Kato K, Song P K, Odaka H, Shigesato Y 2003 Jpn. J. Appl. Phys. 42 6523

    [15]

    Wang H F, Li Y, Yu X J, Zhu H Q, Huang Y Z 2009 Proc. of SPIE 7509 75090P-1

    [16]

    Li Y, Yi X J, Zhang T X 2005 Chinese Optics Lett. 3 719

    [17]

    Pan M X, Chao X Zh, Li Y X 2004 Acta Phys . Sin. 53 1956 (in Chinese) [潘梦霄、曹兴忠、李养贤 2004 物理学报53 1956]

    [18]

    Yuan N Y, Li J H, Lin C L 2002 Acta Phys. Sin. 51 0852 (in Chinese) [袁宁一、李金华、林成鲁2002 物理学报51 0852 ]

    [19]

    Schilbe P 2002 Physica B 316-317 600

    [20]

    Rama N, Ramachandra Rao M S 2010 Solid State Comm. 150 1041

    [21]

    Song T T, He J, Lin L B, Chen J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6480 (in Chinese) [宋婷婷、何 捷、林理彬、陈 军 2010 物理学报59 6480]

  • [1]

    Nag J, Haglund Jr R F 2008 J.Phys.: Condens. Matter 20 1

    [2]

    Kyoung J, Seo M, Park H, Koo S, Kim H, Park Y, Kim B J, Ahn K, Park N, Kim H, Kim D S 2010 Optics Express 18 16452

    [3]

    Saeli M, Binions R, Piccirillo C 2009 Appl. Surf. Sci. 255 7291

    [4]

    Granqvist C G, Lansaker P C, Mlyuka N R 2009 Solar Energy Materials & Solar Cells 93 2032

    [5]

    Chen S H, Lai J J, Dai J, Ma H, Hongchen Wang H C, Yi X J 2009 Optics Express 17 24153

    [6]

    Piccirillo C, Binions R, Parkin I P 2008 Thin Solid Films 516 1992

    [7]

    Beteille F, Livage J 1998 J. Sol-Gel. Sci. Technol. 13 915

    [8]

    Lopez R, Boatner L A, Haynes T E 2002 J. Appl. Phys., 92 4031

    [9]

    Ruzmetov D, Senanayake S D, Narayanamurti V 2008 Phys. Rev. B 77 195442

    [10]

    Li J, Dho J 2010 J. Crystal Growth 312 3287

    [11]

    Du J, Gao Y, Luo H 2011 Solar Energy Materials & Solar Cells, 95 1604

    [12]

    Chiu T W, Tonooka K, Kikuchi N 2010 Thin Solid Films 518 7441

    [13]

    Chiu T W, Tonooka K, Kikuchi N 2010 Appl. Surf. Sci. 256 6834

    [14]

    Kato K, Song P K, Odaka H, Shigesato Y 2003 Jpn. J. Appl. Phys. 42 6523

    [15]

    Wang H F, Li Y, Yu X J, Zhu H Q, Huang Y Z 2009 Proc. of SPIE 7509 75090P-1

    [16]

    Li Y, Yi X J, Zhang T X 2005 Chinese Optics Lett. 3 719

    [17]

    Pan M X, Chao X Zh, Li Y X 2004 Acta Phys . Sin. 53 1956 (in Chinese) [潘梦霄、曹兴忠、李养贤 2004 物理学报53 1956]

    [18]

    Yuan N Y, Li J H, Lin C L 2002 Acta Phys. Sin. 51 0852 (in Chinese) [袁宁一、李金华、林成鲁2002 物理学报51 0852 ]

    [19]

    Schilbe P 2002 Physica B 316-317 600

    [20]

    Rama N, Ramachandra Rao M S 2010 Solid State Comm. 150 1041

    [21]

    Song T T, He J, Lin L B, Chen J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6480 (in Chinese) [宋婷婷、何 捷、林理彬、陈 军 2010 物理学报59 6480]

  • [1] 陆杨丹, 吕建国, 杨汝琪, 陆波静, 朱丽萍, 叶志镇. 透明导电ZnO:Al/Cu网格复合膜及其电加热性能. 物理学报, 2022, 71(18): 187304. doi: 10.7498/aps.71.20220529
    [2] 高旭东, 杨得草, 魏雯静, 李公平. 电子束对ZnO和TiO2辐照损伤的模拟计算. 物理学报, 2021, 70(23): 234101. doi: 10.7498/aps.70.20211223
    [3] 王雅琴, 姚刚, 黄子健, 黄鹰. 用于红外激光防护的高开关率VO2薄膜. 物理学报, 2016, 65(5): 057102. doi: 10.7498/aps.65.057102
    [4] 唐欣月, 高红, 潘思明, 孙鉴波, 姚秀伟, 张喜田. 单根In掺杂ZnO纳米带场效应管的电学性质. 物理学报, 2014, 63(19): 197302. doi: 10.7498/aps.63.197302
    [5] 袁文瑞, 李毅, 王晓华, 郑鸿柱, 陈少娟, 陈建坤, 孙瑶, 唐佳茵, 刘飞, 郝如龙, 方宝英, 肖寒. VO2/AZO复合薄膜的制备及其光电特性研究. 物理学报, 2014, 63(21): 218101. doi: 10.7498/aps.63.218101
    [6] 朱慧群, 李毅, 叶伟杰, 李春波. 花状掺杂W-VO2/ZnO热致变色纳米复合薄膜研究. 物理学报, 2014, 63(23): 238101. doi: 10.7498/aps.63.238101
    [7] 吴萍, 张杰, 李喜峰, 陈凌翔, 汪雷, 吕建国. 室温生长ZnO薄膜晶体管的紫外响应特性. 物理学报, 2013, 62(1): 018101. doi: 10.7498/aps.62.018101
    [8] 吴子华, 谢华清, 曾庆峰. Ag-ZnO纳米复合热电材料的制备及其性能研究. 物理学报, 2013, 62(9): 097301. doi: 10.7498/aps.62.097301
    [9] 李铭杰, 高红, 李江禄, 温静, 李凯, 张伟光. 低温下单根ZnO纳米带电学性质的研究. 物理学报, 2013, 62(18): 187302. doi: 10.7498/aps.62.187302
    [10] 佟国香, 李毅, 王锋, 黄毅泽, 方宝英, 王晓华, 朱慧群, 梁倩, 严梦, 覃源, 丁杰, 陈少娟, 陈建坤, 郑鸿柱, 袁文瑞. 磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析. 物理学报, 2013, 62(20): 208102. doi: 10.7498/aps.62.208102
    [11] 潘峰, 丁斌峰, 法涛, 成枫锋, 周生强, 姚淑德. Fe离子注入ZnO生成超顺磁纳米颗粒. 物理学报, 2011, 60(10): 108501. doi: 10.7498/aps.60.108501
    [12] 鲍善永, 董武军, 徐兴, 栾田宝, 李杰, 张庆瑜. 氧分压对Mg掺杂ZnO薄膜结晶质量和光学特性的影响. 物理学报, 2011, 60(3): 036804. doi: 10.7498/aps.60.036804
    [13] 张富春, 张威虎, 董军堂, 张志勇. Cr掺杂ZnO纳米线的电子结构和磁性. 物理学报, 2011, 60(12): 127503. doi: 10.7498/aps.60.127503
    [14] 邵铮铮, 王晓峰, 张学骜, 常胜利. 原子力显微技术研究ZnO纳米棒的压电放电特性. 物理学报, 2010, 59(1): 550-554. doi: 10.7498/aps.59.550
    [15] 崔秀芝, 张天冲, 梅增霞, 刘章龙, 刘尧平, 郭阳, 苏希玉, 薛其坤, 杜小龙. 湿法刻蚀对Si基片孔点阵及ZnO外延薄膜周期形貌的影响. 物理学报, 2009, 58(1): 309-314. doi: 10.7498/aps.58.309
    [16] 黄金华, 张 琨, 潘 楠, 高志伟, 王晓平. 表面修饰ZnO纳米线紫外光响应的增强效应. 物理学报, 2008, 57(12): 7855-7859. doi: 10.7498/aps.57.7855
    [17] 李 晖, 谢二庆, 张洪亮, 潘孝军, 张永哲. 火焰喷雾法合成ZnO和MgxZn1-xO纳米颗粒的光学性能研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3584-3588. doi: 10.7498/aps.56.3584
    [18] 李 勇, 孙成伟, 刘志文, 张庆瑜. 磁控溅射ZnO薄膜生长的等离子体发射光谱研究. 物理学报, 2006, 55(8): 4232-4237. doi: 10.7498/aps.55.4232
    [19] 杨 春, 余 毅, 李言荣, 刘永华. 温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响. 物理学报, 2005, 54(12): 5907-5913. doi: 10.7498/aps.54.5907
    [20] 陈丹平, 姜雄伟, 朱从善. Bi2O3-Li2O玻璃的热致变色研究. 物理学报, 2001, 50(8): 1501-1506. doi: 10.7498/aps.50.1501
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-05-09
  • 修回日期:  2011-06-16
  • 刊出日期:  2011-09-15

纳米VO2/ZnO复合薄膜的热致变色特性研究

  • 1. (1)上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海 200093; (2)上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海 200093;上海市现代光学系统重点实验室,上海 200093; (3)上海理工大学,光电信息与计算机工程学院,上海 200093;五邑大学,应用物理与材料学院,江门 529020
    基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划) (批准号:2006AA03Z348),教育部科学技术研究重点项目(批准号:207033),上海市教育委员会科研创新重点项目(批准号:10ZZ94),广东省自然科学基金(批准号:10152902001000025),上海市研究生创新基金(批准号:JWCXSL1001)和上海市重点学科(批准号:S30502)资助的课题.

摘要: 为提高VO2薄膜的热致变色性能,采用纳米结构和复合结构二者相结合的方法,通过磁控溅射技术先在玻璃衬底上制备高(002)取向ZnO薄膜,再在ZnO层上室温沉积钒金属薄膜,最后经热氧化处理获得纳米结构VO2/ZnO复合薄膜.利用变温拉曼光谱观察分析了VO2/ZnO薄膜相变前后的晶格畸变和键态的演变过程,讨论了薄膜的结构与热致红外开关特性和相变温度的内在关系.结果显示,与相同条件获得的同厚度的单层VO2薄膜相比,纳米VO

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参考文献 (21)

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