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二氧化钒薄膜的相变性能研究

作　者: 胡再勇
导　师: 徐楚韶
学　校: 重庆大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: VO2薄膜 V5O5薄膜 无机溶胶-凝胶法 电阻突变性能
分类号: TB383
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 358次
引　用: 1次
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内容摘要


VO2薄膜是一种功能材料，由于其独特的性质，在很多领域内具有潜在的应用价值。近年来VO2研究有了飞速的发展，尤其是VO2薄膜制备技术得到了进一步的发展，一些新的制备技术如有机溶胶—凝胶法、脉冲激光沉淀技术、MOCVD法都制备出了高性能的VO2薄膜。但是这些制备技术都具有一些缺点，例如它们使用市场上不易购买、价格昂贵的金属钒、纯的V2O5和钒的醇盐作为原料，而后者甚至十分不稳定，迄今为止，还不见有研究者使用工业V2O5作为原料，研究制备性能优良的VO2薄膜。在工业V2O5大量存在，价格便宜的情况下，例如攀钢年产工业V2O56000吨，居国内第一位，且其用途局限于钢铁工业（约占85％）和化学工业（约占15％），因此探讨用攀钢工业V2O5产品制备用途广泛的VO2薄膜材料，并研究其性能，就显得非常迫切和必要。 本论文采用无机溶胶—凝胶法制备VO2薄膜，并对以下方面进行了研究。 （1）制备较优VO2薄膜的工艺参数范围。 （2）本论文使用三组正交实验设计制备了几组薄膜，并研究了制备VO2薄膜过程中真空热处理或H2还原过程中，热处理温度、热处理时间、薄膜厚度对薄膜电阻突变数量级的影响。 （3）用几种分析手段（扫描电镜、TG和DSC分析、XRD分析）分别对V2O5薄膜、V2O5凝胶以及VO2薄膜进行了研究。 （4）论文还对无机溶胶—凝胶法和其它几种较常使用的制备技术进行了较为全面的比较。 通过研究，制备出了相变性能较优的VO2薄膜，其相变温度约为35℃，比纯VO2薄膜的相变温度（68℃）低33℃，相变电阻突变数量级为2～3个，相变滞后温度为1～2℃，达到了国际上用纯含钒原料制备的同类薄膜电阻率突变水平。

全文目录


中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
1 文献综述  9-26
  1．1 引言  9
  1．2 VO_2薄膜的制备方法  9-16
  1．3 VO_2薄膜典型性质  16-20
  1．4 二氧化钒的晶体结构  20-22
  1．5 应用前景  22-23
  1．6 VO_2薄膜的研究现状  23-24
  1．7 本论文研究内容与创新  24-25
  1．8 本章小结  25-26
2 二氧化钒制备方案及热力学计算分析  26-32
  2．1 引言  26
  2．2 二氧化钒制备方案分析  26
  2．3 制备二氧化钒反应的热力学计算分析  26-30
  2．4 各种方案比较及选取  30-31
  2．5 本章小结  31-32
3 二氧化钒薄膜制备及实验过程  32-39
  3．1 引言  32
  3．2 无机溶胶—凝胶法制备二氧化钒薄膜过程  32-36
  3．3 电阻温度特性测定过程  36-38
  3．4 本章小结  38-39
4 二氧化钒薄膜制备的实验研究  39-67
  4．1 前言  39
  4．2 初步探索实验研究  39-54
    4．2．1 V_2O_5水淬成胶实验  39-40
    4．2．2 V_2O_5胶体热重分析  40-41
    4．2．3 V_2O_5溶胶旋转涂膜实验  41-44
    4．2．4 V_2O_5薄膜扫描电镜分析  44-45
    4．2．5 V_2O_5薄膜干燥晶化实验  45-47
    4．2．6 V_2O_5薄膜热处理初步实验  47-53
    4．2．7 X射线衍射分析  53-54
  4．3 正交实验研究  54-65
    4．3．1 氢气还原V_2O_5薄膜原理  54-55
    4．3．2 V_2O_5薄膜普通玻璃衬底H_2还原正交试验  55-58
    4．3．3 V_2O_5薄膜石英衬底H_2还原正交试验  58-62
    4．3．4 V_2O_5薄膜石英衬底N_2分解正交试验  62-65
  4．4 本章小结  65-67
5 二氧化钒薄膜相变性能的研究  67-71
  5．1 引言  67
  5．2 VO_2薄膜相变温度研究  67
  5．3 VO_2薄膜相变滞后温度的研究  67-68
  5．4 VO_2薄膜相变电阻突变特性的研究  68-69
  5．5 VO_2薄膜的相变稳定性  69-70
  5．6 本章小结  70-71
6 几种主要二氧化钒薄膜制备技术的比较  71-76
  6．1 引言  71
  6．2 几种主要二氧化钒薄膜制备技术的比较  71-73
  6．3 本文VO_2薄膜与纯VO_2薄膜相变性能差异机理解释  73-74
  6．4 本章小结  74-76
7 结论  76-78
参考文献  78-84
致谢  84-85
附录  85

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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