一种基于二氧化钒的自适应辐射降温膜制备及其应用

本发明涉及微电子器件设计与制作领域，特别是涉及复合薄膜的结构的制备；具体是设计了一种二氧化钒薄膜/二氧化硅微球/low-e玻璃的制备工艺。

背景技术：

0、技术背景

1、随着全球变暖、能源短缺等问题的日益严重，节能环保已经引发了人们的高度关注。窗户作为连接建筑内部与外界热量交换的通道，其能源流失约占建筑物总能耗的50％左右。因此，合理控制玻璃门窗的热量交换对于节约建筑能源尤为关键。在寒冷气候下，窗户不散失热量，降低了用于取暖的能耗。当天气炎热时，主动通过窗户辐射热量则可以减少制冷所需能源。因此，能够动态调节辐射率的智能窗则被认为是降低建筑能耗的关键技术之一。

2、二氧化钒(vo2)具备可逆金属-绝缘体(mit)相变特性，相变温度(68℃)接近室温，且相变前后结构和光学性质能够发生突变。由于相变温度接近室温，基于vo2的智能窗受到越来越多的关注。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、鉴于以上所述应用于窗户的自适应调节发射率，本发明提供了一种基于二氧化钒薄膜/二氧化硅微球/low-e玻璃复合结构的自适应辐射降温薄膜，实现了高温时辐射热量、低温时保温，高温时在近红外波段吸收率较低，同时兼具一定的可见光透过率，推动了智能窗的落地应用。

3、(二)技术方案

4、为了实现上述目的，本发明提供了一种二氧化钒薄膜/二氧化硅微球/low-e玻璃构制备工艺的方法，其特征在于，步骤如下：

5、步骤1、将low-e玻璃依次放入装有丙酮溶液、无水乙醇以及去离子水的烧杯中，各超声清洗5min，最后放入烘箱中干燥10min；

6、步骤2、将清洗干净的low-e玻璃夹在提拉镀膜机上，在去离子水表面均匀排布一层sio2微球，以50mm/min和20mm/min的速度浸渍和提拉；

7、步骤3、打开水冷机、开机准备、加装钒靶材等步骤与传统制备工艺相同，准备装片，打开腔室，放入基片，将基片固定在样品台上，关闭腔室；

8、步骤4、待真空室压强降至4*10-4pa，通入氩气(48sccm)，溅射压强2.0pa，溅射功率120w，溅射时间2min；

9、步骤5、取出样品，将样品放入陶瓷片，随后放入30cm石英管内，最后将其放入管式炉中，设置退火参数：通入氩气流速70sccm，氧气流速2sccm，升温速率为5℃/min，升温至400℃，保温时间40min；降至100℃，关闭管式炉。

10、本发明的优点在于，使用较简单的制备方式制备了二氧化钒薄膜/二氧化硅微球/low-e玻璃的复合薄膜，使其实现了在不同温度下的辐射率自适应调节，同时兼具一定的可见光透过率，高温时在太阳光波段吸收率较低。

技术特征：

1.一种基于二氧化钒的自适应辐射降温膜制备及其应用，该复合膜结构包括low-e玻璃、二氧化硅微球与二氧化钒薄膜，其特征在于创造性实现高温时发射热量、低温时保温，高温时太阳光波段近红外波段吸收率低，同时兼具一定的可见光透过。具体操作如以下步骤：

2.根据权利要求书1所述的一种基于二氧化钒的自适应辐射降温膜制备及其应用，其特征在于，所述步骤5中的退火工艺中，氧气的流量应处于1.5sccm至2.5sccm的范围内。

3.根据权利要求书1所述的一种基于二氧化钒的自适应辐射降温膜制备及其应用，其特征在于，所述步骤5中选用保持时间为40min。

技术总结本发明涉及一种二氧化钒薄膜/二氧化硅微球/low‑e玻璃的制备工艺。工艺步骤依次为二氧化硅微球的排布、钒金属的溅射和二氧化钒的退火，其中包括清洗基片，设置溅射参数，抽真空，常温下直流溅射，管式炉退火，设置反应温度、时间和气体氛围等基本操作流程。利用常温下直流溅射与管式炉热处理氧化的方式制备了复合薄膜的方案，实现了对辐射降温的自适应调节。本发明改变了传统辐射降温薄膜的单一性，增加了一定的可见光的透过率，在高温状态下太阳光吸收率较低，所提出的复合薄膜结构有利于建筑、航天的智能调控窗户的应用。技术研发人员：梁继然,李欣哲,杨哲,王朝阳,张成晔受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/5/20