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光致相变VO2薄膜的可控制备及其光学特性

光致相变；,薄膜

热致变色智能薄膜材料可以根据室内温度智能调节玻璃的透光率。具体来说，在较低温度时该薄膜材料能让更多的太阳光进入室内，但在较高温时却能阻挡红外线的透过，以调节室内温度。VO₂具有优异的半导体-金属相变特性，在热激励作用下能够对近红外光透过率产生调控作用，是理想的智能窗功能材料。然而，在应用过程中VO₂仍存在相变温度（τ_c）高、太阳光透过率(T_vis)和光调控能力(∆T_sol)此消彼长的瓶颈问题。此外，相变过程中所产生的相变应力和热应力容易导致薄膜表面形成裂纹甚至剥落。研究结果发现，氧空位可以有效降低相变温度，纳米孔洞可有效释放相变应力，提高VO₂薄膜的稳定性和灵敏度。基于这一认识，我们采用牺牲聚苯乙烯(PS)胶体模板法，在玻璃衬底上制备出三维有序多孔(3DOM) VO₂薄膜，其结构均匀、厚度和孔洞尺寸可控。孔洞结构为相变应力的释放提供了充足空间，避免了裂纹及剥落现象的发生，显著提高了薄膜的结构稳定性。从光调制的角度来看，三维有序多孔结构类似于光子晶体，对于薄膜光学特性也具有调控作用。本报告详细介绍了我们在该研究方向的研究进展。