ИСТИНА

В случае светоотражающих покрытий на стекле, как наиболее дешевом материале окон, возникает проблема с осуществлением роста пленок с высокой степенью текстуры, которая ответственна за физические характеристики функционального покрытия. В рамках данного проекта предлагается новый подход к созданию термохромных материалов на основе диоксида ванадия, а именно, получение на стеклянной подложке прозрачных в оптическом диапазоне гетероструктур с биаксиальной текстурой. Введение в состав оксидной гетероструктуры проводящих прозрачных слоев позволит реализовать электрический способ индуцирования перехода диэлектрик-металл, что повысит эффективность и практическую применимость получаемых покрытий. Таким образом, в результате успешной реализации данного проекта будут заложены фундаментальные основы простой и эффективной технологии получения пленок диоксида ванадия, обладающих термохромными свойствами, с перспективой ее применения для изготовления нового эффективного типа энергосберегающих окон.

In case of reflecting coatings on the window glass there is the problem of production of textured films with high functional characterictics. In this project the new approach to termochromic materials obtaining based on vanadium dioxide was proposed: deposition on the glass substrates heterostructures transparent in visible range with biaxial structure. Incorporation in the oxide heterostructure composition transparent conducting layers allows to realize the electrical switch of metal-insulator transition for effective practical applications. Thus in the result of this project realization the fundamentals of simple and effective technology for films with termochromic properties for new type of energy saving windows will be established.

По завершению проекта будет разработан метод газофазного химического метода получения кристаллических пленок диоксида ванадия с термохромными свойствами, позволяющими их практическое применение в энергосберегающих технологиях. Будут получены следующие научные результаты: 1. Получение сплошных пленок диоксида ванадия толщиной от 5 до 50 нм методом химического осаждения из газовой фазы с парами воды на стеклянных подложках площадью до 50 см2. 2. Получение поликристаллических пленок диоксида ванадия, легированных W, Nb, Mg, Ce. 3. Установление корреляций между физическими свойствами полученных пленок диоксида ванадия и условиями получения, микроструктурой, степенью легирования. 4. Разработка химического газофазного метода осаждения в условиях атмосферного давления пленок диоксида ванадия, пригодных для практического применения в энергосберегающих технологиях. 5. Реализация роста эпитаксиальных пленок диоксида ванадия на стеклянных подложках с биаксиально текстурированным подслоем (001)MgO. 6. Получение гетеростуктур на основе диоксида ванадия и проводящих оксидных слоев. 7. Подготовка к печати публикаций.

В рамках проекта РФФИ № 12-03-31377 «Химическое газофазное осаждение эпитаксиальных пленок диоксида ванадия, обладающих переходом металл-диэлектрик» нами был разработан новый подход к получению эпитаксиальных пленок диоксида ванадия методом газофазного химического осаждения с использованием в качестве прекурсоров координационных соединений ванадия(IV) (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) с последующим рекристаллизационным отжигом. Полученные таким методом пленки диоксида ванадия демонстрируют рекордные характеристики перехода диэлектрик-металл: ширина петли гистерезиса <1,5 C, изменение сопротивления в более, чем 10^4 раз. Суть нового подхода к осаждению пленок диоксида ванадия заключается в использовании химического процесса пирогидролиза летучих молекул координационных соединений ванадия(IV) в присутствии паров воды. В отличие от традиционных методов разложения металл-органических соединений в условиях окислительного термолиза, в данном случае превращение молекул комплекса в диоксид ванадия происходит путем отщепления органических молекул без изменения степени окисления иона металла. Такая схема процесса позволяет получать сплошные пленки диоксида ванадия при температурах 400-550 С

Синтезированы летучие b-дикетонаты ванадила состава VO(dik)2 (dik- = ацетилацетонат, дипивалоилметанат и гексафторацетилацетонат) для получения методом MOCVD пленок диоксида ванадия. Изучены термодинамические особенности их парообразования методом масс-спектрометрии с ионизацией электронным ударом в сочетании с ячейкой Кнудсена. Нанесены тонкие поликристаллические и эпитаксиальные пленки VO2 на аморфные, поликристаллические и монокристаллические подложки в том числе с буферными оксидными слоями. Исследовано влияние условий осаждения (состав прекурсора, температура подложки, парциальное давление кислорода, скорость подачи воды) на состав, структуру, электрические и оптические свойства пленок. Впервые исследованы кинетические особенности температурной обработки пленок диоксида ванадия и установлены условия их эффективной рекристаллизации для повышения характеристик перехода диэлектрик-металл до рекордных значений. Предложена модель процесса рекристаллизации эпитаксиальных пленок диоксида ванадия, основанная на перитектическом разложении фаз VO2+x на границах зерен при температурах выше 600oС. Проведено масштабирование процесса нанесения пленок на основе диоксида ванадия методом химического газофазного осаждения по реакции пирогидролиза b-дикетонатов ванадила. Разработана и сконструирована установка для осаждения поликристаллических и эпитаксиальных пленок диоксида ванадия на подложки большой площади (до 3 дюймов). Проведены исследования зависимости фазового состава, кристаллической структуры и физических свойств от условий осаждения и природы прекурсора. Проведены эксперименты по исследованию возможности роста текстурированных пленок диоксида ванадия на монокристаллических и аморфных подложках с проводящими буферными слоями (ITO, In2O3), показана возможность реализации перехода диэлектрик-металл под действием приложенного напряжения. Установлена возможность получения биаксиально текстурированных пленок диоксида ванадия на аморфных подложках с буферной архитектурой на основе текстурирующего слоя MgO, полученного по технологии IBAD. Показано влияние природы буферных слоев на кристаллическое совершенство пленок диоксида ванадия и их электрические свойства.