国内也有一些学者在从事这方面的研究。如四川大学的卢勇、林理彬等人以纯五氧化二钒为原料(纯度99.99%)、采用真空蒸镀与真空退火处理相结合的方法在载玻片上制备VO2薄膜,在波长(0.8~0.9)um时高、低温透射率之差为(5-'8)%,相变温度约64℃。论文网
哈尔滨工业大学光电子技术研究所的查子忠等以纯金属钒(纯度99.9%)为原料、采用反应蒸发沉积法(反应蒸镀法)在单晶硅衬底上沉积VO2薄膜,在红外线波长(2.5~25)um范围内,高、低温时的透射率之差约为50%,相变温度为68℃。
中国科学院上海硅酸盐研究所吴召平等以纯金属钒作靶材,采用脉冲激光剥离法(PLA),在蓝宝石单晶衬底上制备VO2薄膜。在衬底温度500°C、氧气偏压为6.67Pa条件下VO2薄膜相变温度为65°C,电阻率在相变前后变化了4个数量级[4]。
综上所述,可以得出国内外学者研究VO2薄膜的主要特点如下:
(1)制备VO2薄膜所采用的方法可归为四类:其中一类方法为真空蒸镀法(包括活性反应蒸发法,反应束蒸发法,反应蒸发法和脉冲激光沉积法),第二类方法为溅射法(包括直接溅射法,DC磁控溅射,DC反应磁控溅射和RF反应磁控溅射),第三类为化学气相沉积法(含MOCVD),第四类为Sol-Gel法(分为有机Sol-Gel法和无机Sol-Gel法)。而这四类方法又可为两大类:第一大类是物理法,第二大类是化学法。其中一、二类方法即真空蒸镀法和溅射法归为物理法,三、四类方法即化学气相沉积法和Sol-Gel法归为化学法。
(2)所用原料为纯金属钒或纯钒氧化物或纯含钒有机化合物。
(3)国外学者在以各种方法制备VO2薄膜过程中,除了CVD法、MOCVD法和Sol--Gel法外,多采用高真空条件;国内学者在以各种方法制备VO2薄膜过程中,均需要高真空条件。
(4)选用多种材质衬底制备VO2薄膜。既有晶体衬底又有非晶体衬底。其中晶体衬底多数为蓝宝石,少数为单晶硅、石英等。非晶体衬底多数为普通玻璃,少数为载玻片、普通幻灯片以及陶瓷等。
(5)在电学和光学性能突变方面。在晶体衬底上VO2薄膜的电阻突变数量级范围为2.4—5.0,而在非晶体衬底上多为1.0—3.0,少数达4.0-5.0[5]。
(6)由于钒的多价态,在制备过程中往往得不到纯净的VO2,往往混有少量其它价态的钒氧化物,因此制备具有纯化学计量比的VO2是非常困难的。因此,严格说来,所谓VO2薄膜是指具有明显VO2特征的钒氧化物薄膜。反之,薄膜中VO2含量也不一定越多越好。实际上,它只要满足需要即可,而且薄膜中其它钒氧化物或掺杂物还可以改善薄膜的某些性能,如调整相变温度以适应应用要求等。
(7)国外学者的研究处于实验室研究阶段。而国内学者的研究处于实验室研究阶段或实验室起步阶段,其制备方法及工艺还有许多需要进一步完善之处,距工业化和实用化尚有相当长的距离。