通过快速热处理技术，在热生长二氧化钒薄膜发生相变时最大化红外透射对比度

《ACS Applied Electronic Materials》：Maximizing Infrared Transmission Contrast upon Phase Transition of Thermally Grown Vanadium Dioxide Thin Films by Rapid Thermal Processing

绝缘体-金属转变材料纯净VO?薄膜通过炉氧化和快速热退火（含5% H?/95% N?）制备，有效减少表面过氧化物（如V?O?），经红外光谱、电导率和XRD分析表明，优化还原后VO?薄膜相变红外透射对比度达46%（波长9 μm），较全氧化样品提升1倍，相变温度滞后2-4°C，接近先进制备技术水平，为大规模制备高性能VO?薄膜及热控涂层提供新方法。

　　

纯净的二氧化钒（VO₂）是一种具有绝缘体到金属转变（IMT）特性的材料，通过炉内氧化处理后，再使用形成气体（5% H₂/95% N₂）进行快速热退火来制备，该过程可以减少氧化过程中形成的表面过氧化物（如V₂O₅）。利用温度依赖的红外光谱、电导率和X射线衍射测量方法，系统研究了不同还原时间下这种热致变色薄膜及二氧化钒相变行为的演变过程。在将表面过氧化物有效还原为VO₂后，相变时的红外透射对比度从完全氧化状态下的23%提高到了46%（在9 μm波长处）。此外，通过热氧化和最佳还原工艺制备的纯净VO₂薄膜在红外透射和电导率方面表现出明显的相变特征以及狭窄的热滞后现象（仅在2–4 °C范围内），其性能可与采用其他复杂制备技术得到的最优质VO₂薄膜相媲美。本文介绍的热生长方法有助于实现高质量VO₂薄膜的大规模生产，并为高性能热控应用提供可调谐的辐射涂层。