Detailed pathway for a fast low-temperature synthesis of strongly thermochromic W-doped VO2 films with a low transition temperature

Abstract

Uvádíme výbojové charakteristiky a populace vybraných atomárních neutrálních (V, O a Ar) a ionizovaných (V+, V2+, O+ a Ar+) částic ve výboji během nízkoteplotního (350 °C) nanášení W-dopovaných VOx vrstev na 170 nm tlustou Y-stabilizovanou vrstvu ZrO2 na 1 mm tlustém konvenčním sodnovápenatém skle. Depozice byly provedeny pomocí reaktivního magnetronového naprašování s hlubokými oscilacemi a pulzním řízením toku O2 se vstřikováním O2 směrem k substrátu do plazmatu s vysokou hustotou před naprašovacím terčem V-W. Předem zvolené kritické hodnoty parciálního tlaku kyslíku se pohybovaly v rozmezí 82 mPa až 92 mPa. Optická emisní spektroskopie prokázala relativně vysokou hustotu atomů O před substrátem, která je důležitá pro výrobu W-dopovaných VO2 vrstev. Bylo zjištěno, že nastavení množství O2 ve směsi plynů určuje nejen prvkové a fázové složení vrstev a rychlost jejich depozice, ale také krystalinitu termochromické fáze VO2 v nich. Krystalické W-dopované VO2 vrstvy s nízkou teplotou přechodu 28 °C vykazovaly vysokou modulaci propustnosti sluneční energie 8,9 %. Výsledky jsou důležité pro další zdokonalení této nové škálovatelné techniky naprašování pro rychlou (53 nm/min při vzdálenosti terč-substrát 100 mm v této práci) nízkoteplotní syntézu vysoce výkonných odolných termochromických vícevrstvých povlaků na bázi VO2 určených pro aplikace v oblasti chytrých oken.