濺射時(shí)間對(duì)磁控濺射V 2O 5離子儲(chǔ)存薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響

付亞東 劉鑒寧 劉紅英 張遠(yuǎn)洋 張得全 梁小平

（1. 天津耀皮工程玻璃有限公司 天津 300409；2. 天津工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 天津 300387）

0 引言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能耗和環(huán)保兩大問題引起了人們的重視［1］。其中，商業(yè)建筑的能耗約占全球總能耗的18%［2］，各國對(duì)電致變色門窗（也叫智能門窗）的研究和使用表明，綠色和節(jié)能已成為當(dāng)今時(shí)代的主題。智能窗的結(jié)構(gòu)是由透明導(dǎo)電層-電致變色層-電解質(zhì)層-離子儲(chǔ)存層-透明導(dǎo)電層，相對(duì)于研究比較多的電致變色層材料，離子儲(chǔ)存層材料的研究報(bào)道較少。但作為智能窗的重要組成部分之一，離子儲(chǔ)存層性能的好壞直接影響到智能窗的循環(huán)耐久性和光學(xué)對(duì)比度。由于它的主要作用是儲(chǔ)存補(bǔ)償離子（Li+、H+等），所以對(duì)離子儲(chǔ)存材料的要求主要是有較大的離子存儲(chǔ)能力和良好的循環(huán)穩(wěn)定性［3］。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料制備

采用MSP-300C磁控濺射鍍膜系統(tǒng)制備V2O5薄膜，通過抽氣使濺射腔內(nèi)的真空度達(dá)到3.4×10-4Pa。介質(zhì)靶材為純度為99.99%V2O5，在濺射過程中，通入氬氣（Ar，純度為99.99%）作為核能粒子轟擊靶材，氬氣流為20 sccm，濺射壓力2 Pa，濺射時(shí)間2～5 h得到不同厚度薄膜，然后將制得的V2O5薄膜置于馬弗爐中退火熱處理，退火時(shí)間3 h，退火溫度400 ℃。

1.2 測(cè)試與表征

采用多晶X射線衍射儀（日本，Rigaku D/max-2500 v/pc）對(duì)所制得的V2O5薄膜進(jìn)行XRD分析。采用日立公司Hitach S-4800電鏡對(duì)V2O5薄膜形貌進(jìn)行表征。采用上海芷云光電有限公司生產(chǎn)M-2000 U Ellipsometer型號(hào)的橢偏儀對(duì)樣品進(jìn)行厚度的測(cè)試。采用德國Zahner電化學(xué)工作站以鉑片為對(duì)電極，飽和甘汞電極為參比電極，用1M LiClO4的PC溶液作為電解液，進(jìn)行測(cè)試樣品的循環(huán)伏安曲線，掃描電壓范圍為-0.4～1.2 V，掃描速率為50 mV/s，掃描次數(shù)為50次。采用美國Perkin Elmer公司生產(chǎn)的Lambda750紫外-可見漫反射光譜儀測(cè)試V2O5薄膜透光率。

2 結(jié)果與討論

圖1示出了濺射時(shí)間4 h時(shí)V2O5薄膜的XRD譜圖。從圖1中可以看出所得V2O5薄膜在20.3°處出現(xiàn)V2O5衍射峰，對(duì)應(yīng)的是（001）晶面（PDF#85-0601）。

圖1 濺射4 h制備的V 2O 5薄膜XRD

圖2示出了薄膜退火溫度為400 ℃、退火時(shí)間3 h熱處理的V2O5薄膜厚度隨濺射時(shí)間變化的關(guān)系。從圖2中可以看出，V2O5薄膜厚度隨濺射時(shí)間延長而線性增加，濺射2、3、4、5 h所得V2O5薄膜的厚度分別為104.25、119.86、134.88、149.96 nm。

圖2 濺射時(shí)間與薄膜厚度的漸變曲線

圖5示出了不同濺射時(shí)間的V2O5薄膜表面SEM圖。從圖5可以看出，當(dāng)濺射時(shí)間從2 h延長至5 h時(shí)，濺射沉積到ITO玻璃表面的V2O5顆粒的數(shù)目呈上升趨勢(shì)，而且晶粒尺寸分布越來越均化，V2O5晶粒數(shù)目的增加，較大提高了薄膜的比表面積，從而使得V2O5薄膜的電化學(xué)性能升高。

圖3 濺射時(shí)間對(duì)V 2O 5薄膜透過率的影響

圖4示出了不同濺射時(shí)間下制備的V2O5薄膜電化學(xué)性能。從圖4（a）可以看到，所有薄膜的循環(huán)伏安曲線均是閉合曲線，在50次循環(huán)后，薄膜仍具有鋰離子嵌入/脫出可逆性，氧化峰和還原峰說明薄膜在氧化與還原過程中（嵌鋰態(tài)和脫鋰態(tài)）均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)［12］。當(dāng)濺射時(shí)間為4 h和5 h時(shí)，V2O5薄膜峰電流分別為4.41 mA和5.67 mA，比3 h濺射時(shí)間制備的薄膜峰電流（2.49 mA）分別提高了77.11%和127.71%，這表明當(dāng)濺射時(shí)間為4 h時(shí)，其Li+的傳輸速率顯著增加；圖4（b）離子注入/脫出容量曲線，負(fù)值是離子脫出量，正值是離子嵌入量，脫出和嵌入構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。在開始幾次循環(huán)中，離子儲(chǔ)存容量降低較快，在循環(huán)20次以后，所有薄膜離子嵌入/脫出容量均保持穩(wěn)定。當(dāng)濺射時(shí)間為4 h，V2O5薄膜儲(chǔ)存容量分別為24.96 mC/cm2，而濺射時(shí)間延遲1 h，儲(chǔ)存容量提高了0.45 mC/cm2，經(jīng)50次循環(huán)后，離子儲(chǔ)存量分別下 降 到21.93 mC/cm2和22.35 mC/cm2， 降 低12.12%和12.03%，可以認(rèn)為濺射時(shí)間為4 h時(shí)，V2O5薄膜的穩(wěn)定性開始增強(qiáng)。

圖4 不同濺射時(shí)間V 2 O 5薄膜電化學(xué)性能

眾所周知，厚度對(duì)透光率影響較大，而電致變色玻璃對(duì)著色/褪色的透光率有一定要求，因此，對(duì)不同濺射時(shí)間制得的V2O5薄膜進(jìn)行紫外分光光度計(jì)的測(cè)試，見圖3。由圖3可知，濺射2～5 h所得V2O5薄膜在可見光范圍內(nèi)的平均透過率為92.92%～72.27%，即當(dāng)濺射時(shí)間由2 h增加到5 h，V2O5薄膜厚度增加了43.85%，透過率降低了22.22%，即厚度阻礙了部分可見光的透過。

（1）采用磁控濺射法在ITO玻璃基地上成功制備了V2O5離子儲(chǔ)存層。

長石礦物量較少(<5%)，但礦物種類繁多，主要為鉀長石，偶見有條紋長石、微斜長石和鈉長石等。現(xiàn)主要對(duì)鉀長石的嵌布特征描述如下：

圖5 不同濺射時(shí)間制備的V 2O 5薄膜SEM圖

這一次，青辰再也招架不住。面對(duì)壓下來的血盆大口，他瞪起雙眼，惡狠狠地與那對(duì)幽深而邪惡的狼眸對(duì)視。從對(duì)方的眼中，他看到了自己猙獰的臉，那張臉齜著牙，瞪著眼，被搏斗時(shí)飛濺的鮮血染紅了半扇，恐怖而兇戾。

3 結(jié)論

結(jié)腸癌在性別間的各種差異之前主要?dú)w因于性激素在兩性之間的差異，一般而言，女性荷爾蒙(雌激素)在結(jié)腸癌發(fā)展過程中起到保護(hù)作用，而雄激素導(dǎo)致腫瘤相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)增加，但其分子機(jī)制尚未明確。之前的研究主要集中在少數(shù)靶基因上，而系統(tǒng)分析可以整合多個(gè)研究的數(shù)據(jù)，獲得較為系統(tǒng)全面的性別差異的解釋。

綜合考慮，滿足離子儲(chǔ)存量大于20 mC/cm2、可見光透過率要高于80%，磁控濺射法制備離子儲(chǔ)存V2O5薄膜的濺射時(shí)間控制為4 h為宜。

（2）V2O5薄膜的厚度隨著濺射時(shí)間延長而增厚，從2 h延長到5 h，厚度從104.25 nm到149.96 nm；薄膜透過率隨著厚度增加而呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，從92.92%降低到72.27%。

在20世紀(jì)60年代初，消息通過一系列中央開關(guān)從A點(diǎn)壓縮到B點(diǎn)。如果中斷一個(gè)開關(guān)，消息就會(huì)停止。巴蘭構(gòu)想了一個(gè)規(guī)模更小、速度更快的傳輸節(jié)點(diǎn)網(wǎng)格。他的想法是將每條消息分解成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)塊，然后將每個(gè)塊發(fā)送到網(wǎng)格中，以找到到達(dá)目的地的最快方法。在那里，這些塊將被重新整合成完整的信息。

（3）電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，濺射時(shí)間為4 h和5 h時(shí)制備的V2O5薄膜峰電流比3 h分別提高了77.11%和127.71%，離子儲(chǔ)量分別是24.96 mC/cm2和25.38 mC/cm2，均高于20 mC/cm2。

（3）綜合考慮離子儲(chǔ)存量和可見光透過率，磁控濺射法制備離子儲(chǔ)存V2O5薄膜的濺射時(shí)間控制為4 h為宜。