东华理工大学 机械与电子工程学院 余 韵

引言：Mo掺杂VO2薄膜，是现代化工生产探究的代表，它具有基础性、引导性、以及创新开发性特征，在现代电子产业、化工产业开发中，占有不可忽视的地位。基于此，本文结合化学气相沉积法，对Mo掺杂VO2薄膜生长过程进行探究，并归纳常见Mo掺杂VO2薄膜器件制备的方法应用要点，以达到充分发挥Mo掺杂VO2薄膜资源优势，为现代化工资源综合开发提供借鉴的目的。VO2薄膜，是一种热致变相变材料，它是由高温金红石、金属单斜半导体机构逆转生成的机体结构，该类材料具有强激光刺激性、光电供应性强的特征。随着该类物质开发范围逐步扩大，VO2薄膜产品的掺杂与转换，逐渐成为资源开发的主要趋向，并成功的与现代化工生产有机结合在一起，成为打造新化工产业的主要研究对象。

一、实验探究Mo掺杂VO2薄膜生长

（一）实验方法

本次实验主要是为了研究VO2薄膜与Mo融合，所产生的薄膜生长资源开发资源，将对制备出来的薄膜产品的稳定性、基底含量成分等进行探究。同时，Mo掺杂VO2薄膜生长制备期间，应运用金属薄膜制备原理，对Mo掺杂VO2薄膜生长的掺杂工艺要求进行探究。本次实验中采用化学气相沉积法，对Mo掺杂VO2薄膜生长进行探究。

（二）实验步骤

结合本次实验的实验要求，将实验步骤整合如下：（1）将两种金属元素放置在薄膜生长设备管式炉下，并采用化学气相沉积法，对Mo掺杂VO2薄膜的基层结构进行处理，本次实验的真空环境为5.0×10-3pa。Mo与VO2掺杂后（曲栋，倪立勇,卢鹉,杨杰,杨玉茹.Zr-Mo-Si-C四元复合涂层抗氧化烧蚀性能研究[J].表面技术,2018,47(05):130-136.）。（2）按照Mo掺杂VO2薄膜生长的一般要求，开展进行Mo掺杂VO2薄膜生长备制时，首先将V2O5粉末与一定比例的MoO3混合研磨后，将粉末放置在石英舟上，并运用衬底法，在石英舟底部进行调节，确保混合后粉末，可以在石英舟上推入到管式炉内。（3）管道密封后，对管内进行抽空操作，并通入适量的氩气，确保通入氩气量与混合粉末比例按1:2的标准配置。（4）混合后物质静置17小时后，将物质放入1000摄氏度的环境内沉积。

本次实验中应用的设备为：电子纤维镜，最大扫描范围为125μm×125μm，最大扫描范围为0.1μm，最高垂直分为0.01nm。X-射线仪器为铜靶，功率最高可达18kw，2倍θ角测量范围为0.5-145°，精确度在0.01，实验最高温度为1500℃，并运用电子仪器进行检测，运用0.45ev分辨率进行资源分析（章伟钢,周芸,刘少尊,厉勇,王春旭.Mo与Co含量对18Ni马氏体时效钢性能的影响[J].金属热处理,2018,43(04):48-52.）。

（三）实验结果分析

1.薄膜形态

Mo掺杂VO2薄膜生长的形态变化，主要以粒子耦合形态为主，且Mo掺杂VO2薄膜的主要颗粒，均覆盖在物质的底面。随着Mo掺杂VO2薄膜生长过程逐步完善，底层粒子的大小均匀度趋于均匀，其平均直径在100nm左右，个别颗粒的最大直径在130-150nm之间。与单层次VO2薄膜相比，Mo掺杂VO2薄膜生长物质的薄膜内颗粒排列均匀度较高，且整体排列结构较整齐。同时，本次实验中运用化学气相沉积法进行薄膜生长观察发现：Mo掺杂VO2薄膜粒子的“填充”过程，是随着Mo掺杂VO2薄膜的变换而转变的，初步粒子运转的速率相对较快，待Mo掺杂VO2薄底部粒子饱和后，粒子填充的速率也会相对减慢，最终达到停止运用。

2.薄膜结构

一方面，Mo掺杂VO2薄膜生长期间，Mo掺杂VO2物质，会随着溶液中MoO3掺杂的含量变化而变化，且由于掺杂物质中的V4+离子的逐步减少，Mo掺杂VO2薄膜所呈现的趋向变化趋向波动程度也会有所转变。另一方面，Mo掺杂VO2薄膜生长时，物质之间的离子转化XRD图谱也有相应变化。每一种物质在离子转换期间，均会出现一个转换最高峰。而运用溅射法进行Mo掺杂VO2薄膜生长实验观察时，波峰变化周期性更明显，且波峰与周围物质之间的差异性较低（武瑞明,张少华,王晓蔷,么志伟,施岩,陈洁静.Ni-Mo-W非负载型催化剂加氢脱硫性能的改进[J].石油化工,2018,47(04):320-326.）。

3.薄膜构成

其结果表明：Mo掺杂VO2薄膜生长期间，物质原有的V、O、M元素有明显升高，且受到样品生长各个阶段的温度变化影响，薄膜初期三中物质的比重均呈现明显的单向变化，当Mo掺杂VO2薄膜生长处于高温状态时，单项趋向逐步向着多项趋向融合的趋向转变，待Mo掺杂VO2薄膜生长完成后，三种物质的曲线，又出现了三个方向转换的状态。按照三种物质所占面积比来说，Mo掺杂VO2薄膜的生长过程，缩减了三类物质的各自所占比重，增加了三种物质融合的比例。即，与薄膜生长前相比，Mo掺杂VO2薄膜生长后，分子之间密度更小，薄膜应用效果更加。

4.薄膜电学性质

Mo掺杂VO2薄膜，通过物质融合，增加了物质原有的金属导电性，且Mo掺杂VO2薄膜内部金属离子的耦合变化情况，也能够随着物质的变化而变化，其金属特征稳定性增强。

二、Mo掺杂VO2薄膜制备法要点分析

（一）真空蒸镀法

该种方法是将Mo掺杂VO2薄膜生长物质，放置的真空中蒸发、升华，融合物会在气体蒸发转换期间，在基片表面析出，进而得到Mo掺杂VO2薄膜。一般来说，生产人员为了减少Mo掺杂VO2薄膜的蒸镀步骤，通常采用电阻式加热措施，对原料进行蒸镀加热，并将Mo与VO2两种物质，按照2:5的比例进行多次投放，直到Mo掺杂VO2薄膜制备完成，停止加热，也终止增加制备原料。真空蒸镀法，在大规模Mo掺杂VO2薄膜中应用较广，但制备所生成的Mo掺杂VO2薄膜，需经过高温、低温的二次转换，后期制备时间相对较长。

（二）脉冲激光沉积法

Mo掺杂VO2薄膜制备期间，Mo与VO2，在高温、高离子环境下，物质本身的电荷运用轨道发生了位置变化，且离子在外部环境影响下，由断断续续的离子运动，转换为连续性运用过程，从而更加明显的彰显金属与非金属的特性；同时，它能够合理处理轨道内多余电子，确保“新”物质生成后，具有分子密度小，活跃度稳定的特征。

而脉冲激光沉积法，在Mo掺杂VO2薄膜制备中应用，就是利用Mo掺杂VO2薄膜制备“掺杂”转换过程的这一原理，在外部激光、温度的调节下，快速更换Mo掺杂VO2物质中的分子，并重新按照制备薄膜成分中，红宝石单晶体的分子规律进行排列，待离子结构一列电阻数量为4-5个时，制备产品属性达到最稳定状态，生产人员可此时可进行降温，实现分子沉降。

（三）溶胶、凝胶法

溶胶、凝胶法，主要是借助金属有机物氧化物加热、降温后物质形态转换的方法，实现Mo掺杂VO2薄膜器件制备。为保障Mo掺杂VO2薄膜制备的质量，通常采用粉末蘸水法，逐一进行Mo掺杂VO2薄膜制备；同时，薄膜制备期间，可按照备至粉末的凝胶膜情况，选择高温溶胶，或者低温凝胶法，制备Mo掺杂VO2薄膜。

依据国内Mo掺杂VO2薄膜制备中，所应用的溶胶、凝胶措施可知：该方法解决了，Mo掺杂VO2薄膜器件原料不足状态下，制备后的产品出现气泡、薄膜质量较差的问题。

（四）化学气相沉积法

该方主要是利用Mo掺杂VO2薄膜生长制备材料气体与物质反应后，不会出现未完全反应物对生成物成分干的优势进行薄膜制备。本次实验中就主要运用这一方法进行制备。实际操作时，首先进行制备原料配置，再按等比例融合相应的氩气，使两者充分接触后，即可实现Mo掺杂VO2薄膜生长与制备，与其他的方法相比，该方法具有操作便捷，资源损耗低的特征。

结论：综上所述，Mo掺杂VO2薄膜生长及器件制备，对新时期化工资源开发提供了指导。在此基础上，实验探究Mo掺杂VO2薄膜生长物理和化学特性，并分析了常见的Mo掺杂VO2薄膜器件制备法，包括真空蒸镀法、溅射法、脉冲激光沉积法、溶胶、凝胶法、融化制备膜法，为现代化工资源运用提供了技术指导。因此，对于Mo掺杂VO2薄膜生长及器件制备的理论探究，将为社会资源整合运用的技术借鉴。