마그네트론 스퍼터링으로 제조된 이산화바나듐의 특성과 응용 분야는 무엇입니까?
마그네트론 스퍼터링VO2 박막의 제조에 널리 사용되는 표적 물질은 일반적으로 매우 순수한 바나듐 금속이며 배경 진공은 일반적으로 10-3Pa보다 높으며 진공 챔버는 산소와 아르곤으로 채워져 있습니다. 스퍼터링, Ar + 이온 폭격 V 표적 스퍼터링 V 원자와 기판 표면의 O 원자가 결합 및 증착되어 바나듐 산화물을 형성하고, 필름의 제조는 일반적으로 V2O3, VO2, V2O5 바나듐 산화물을 포함하지만 산소 분압, 증착 온도 및 목표베이스 간격을 조정함으로써 고품질 VO2 필름을 제조 할 수 있습니다.
이산화바나듐의 특성
매우 균일하고 연속적인 필름
마그네트론 스퍼터링 기술은 기판에 재료를 균일하게 증착하여 균열이나 심각한 결함 없이 연속적인 필름을 생산할 수 있습니다. 이는 필름의 기능을 보장하는 데 특히 중요한데, 물리적 특성의 일관성이 VO₂의 열 및 전기적 반응에 매우 중요하기 때문입니다.
필름 두께 및 구성 제어
전력, 기압, 스퍼터링 시간, 타겟-기판 거리와 같은 스퍼터링 파라미터를 정밀하게 제어하여 필름의 두께와 구성을 정밀하게 조정할 수 있습니다. 이는 특정 온도에서 절연체에서 금속으로 변하는 것과 같은 VO₂ 특유의 상 변화 특성을 달성하는 데 필수적입니다.
뛰어난 상 변화 특성
VO₂ 필름의 주요 매력은 마그네트론 스퍼터링을 통해 효과적으로 유지 및 재현할 수 있는 독특한 온도에 민감한 상 변화 기능입니다. 68°C에 가까운 주변 온도에서 VO₂ 필름은 절연 상태에서 금속 상태로 빠르게 변화할 수 있으며, 이러한 변화는 전도도와 광학적 특성에 상당한 변화를 수반합니다.
향상된 광학 및 전기적 특성
기판 온도와 스퍼터링 분위기(예: 산소 함량)와 같은 스퍼터링 조건을 조정하여 필름의 구조를 최적화하여 광학 투과율과 전기 전도도를 개선할 수 있습니다. 예를 들어 스마트 윈도우 애플리케이션에서는 이러한 최적화를 통해 열과 빛을 조절하는 기능을 향상시킬 수 있습니다.
재료 활용도 및 생산성 향상
마그네트론 스퍼터링 공정에서 대상 물질의 재료 활용도가 높고 장비의 증착 속도가 일반적으로 높기 때문에 생산성이 높고 생산 비용이 절감됩니다.
광범위한 기판 적응
마그네트론 스퍼터링은 유리, 플라스틱, 금속 등 다양한 유형의 기판에서 수행할 수 있으므로 구부릴 수 있는 표면이나 다양한 형태의 물체에 적용할 수 있는 등 VO₂ 필름의 적용 범위가 넓어집니다.
환경 친화적이고 오염이 적은
마그네트론 스퍼터링은 전구체 사용량이 적고 독성이 강한 화학 물질을 사용하지 않기 때문에 화학 기상 증착과 같은 다른 방법보다 환경 친화적인 준비 방법으로 간주되는 경우가 많습니다.
이산화바나듐의 응용 분야
이산화바나듐 테라헤르츠 장치
마이크로웨이브와 적외선 파장 대역 사이의 0.03~3mm 파장 범위를 테라헤르츠로 정의하며, 0.1THz~10THz 범위의 주파수를 가진 전자기파를 포함합니다. 초창기에는 테라헤르츠가 광학 분야에서는 원적외선, 전자 분야에서는 극초단파, 극초단파 등 분야별로 다른 이름으로 사용되었습니다. 테라헤르츠 기술은 "미래에 세상을 바꿀 10대 기술" 중 하나로 인정받고 있습니다. 이산화바나듐의 상전이는 특정 주파수의 테라헤르츠파를 흡수할 수 있으며, 이러한 물질의 특성을 스위칭 목적으로 활용할 수 있습니다. 한편으로는 필름과 기판의 임피던스와 외부 환경 임피던스가 동일하기 때문에 흡수 구조가 반사를 일으키지 않으므로 테라헤르츠파가 반사되지 않으며, 테라헤르츠파 공명과 금속 링 구조의 최상층이 하나 이상의 흡수 피크를 생성하고 동시에 금속 필름이 장치를 통과 할 수 없도록하고 마지막으로 흡수체의 흡수율이 변화하여 흡수체를 만들기 위해 이러한 원리를 사용하여 흡수체의 흡수율이 변경됩니다.
디스크 미디어 자료
이안정성 광학 특성을 가진 물질은 광학 데이터 저장 매체로 만들 수 있으며, Vo2 필름은 이러한 물질에 속하며 두 정상 상태 사이의 전환이 가역적이어서 읽기, 쓰기 및 지울 수 있는 광학 디스크 미디어 재료로 사용할 수 있습니다. Vo2 필름에 저장된 데이터는 장기간 보관할 수 있고 주변 온도 변화와 자외선 조사에도 견딜 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.
광 스위칭 장치
VO2의 위상 변화 전후에 최대 5배의 저항 위상 변화와 나노초의 변환 시간을 가진 VO2는 열 스위치 또는 열 센서로 사용되어 회로의 자동 제어를 실현할 수 있습니다. 광학 스위치는 일종의 여기를 추가하여 급격한 변화의 투과율의 가시광선 및 적외선 영역에서 VO2를 사용하여 궁극적으로 광 변조기로 알려진 온 및 오프의 전송 및 반사를 달성합니다. 테라헤르츠파는 전자기파 사이의 마이크로웨이브와 적외선 영역에 위치하며 광대역 통신, 생물학적 감지, 반도체 재료 특성 연구 방향으로 스펙트럼 영역에서 개발되는 마지막 전자기 스펙트럼으로 응용 가치가 매우 높습니다.
적외선 감지기용 레이저 보호 레이어
VO2의 상전이 전후의 IR 투과율의 큰 차이에 따라 VO2 필름을 IR 레이저 방사선에 대한 보호 층으로 사용할 수 있습니다. 레이저 펄스 방사선에 노출되면 상전이 전에는 높은 IR 투과율을, 상전이 후에는 매우 높은 IR 반사율로 금속 상-반도체 상전이 현상을 빠르게 겪을 수 있습니다. 레이저 방사선이없는 경우 VO2 필름은 높은 적외선 투과율을 나타내며 적외선 장치의 정상적인 작동에는 영향을 미치지 않습니다. 레이저 방사선을 받으면 초단 기간에 VO2 필름이 금속 상태로 상전이되며 이때 적외선 반사율이 높아 방사선 광의 투과를 차단하여 검출기 보호 목적을 달성합니다.
스마트 윈도우 필름 코팅
이산화바나듐이 절연체-금속 상전이 현상을 겪으면 광학적 특성도 급격한 변화를 겪습니다. 외부에서 공급되는 전기, 광학, 열 조건에 따라 상전이 전 절연 상태의 높은 투과율과 상전이 후 금속 상태의 높은 반사율이 제어되는 것이 스마트 윈도우에 적용된 이산화바나듐 소재의 원리입니다. 이 이산화바나듐 스마트 윈도우는 상전이 온도에 따라 상전이 상태를 가역적으로 조절할 수 있습니다. 특히 적외선 대역의 빛이 외부 적외선의 흡수를 효과적으로 차단해 실내 온도를 일정하게 유지합니다. 반대로 외부 온도가 필름 상변화 온도보다 낮으면 빛의 투과율이 증가하여 실내 온도가 적절하게 상승합니다. 자연의 선물을 최대한 활용하여 VO2 소재를 사용하여 실내 온도를 유연하게 조절하고 유지하는 것은 지속 가능한 개발이라는 목표에 도움이됩니다.
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