Morphological and structural evolution of gas-phase synthesized vanadium nanoparticle films induced by thermal treatment

Abstract

Článek pojednává o teplotně řízeném vývoji morfologie a struktury vrstev tvořených nanočásticemi vanadu připravených magnetronovým naprašováním s využitím zdroje shluků částic. Byly identifikovány tři teplotní oblasti. První, zahrnující rozsah teplot od pokojové do cca 200 °C, ve které dochází vlivem rostoucí teploty k postupné oxidaci nanočástic ve vrstvě a mírnému nárůstu počtu jednotlivých nanočástic tvořících povlak. Přesto si však vrstvy v tomto teplotním rozmezí zachovávají vysoce porézní strukturu. Při zvýšení teploty nad 200 °C dochází k rychlé oxidaci vanadových nanočástic, což je doprovázeno prudkou změnou jejich hmotnosti, krystalinity, morfologie a optických vlastností, a k vytvoření krystalické orthorombické fáze V2O5. Jednotlivé nanočástice se navíc začnou shlukovat a vytvářet tyčinkovitou strukturu. Velikost této struktury, stejně jako velikost krystalitů, pak rychle roste s rostoucí teplotou. To má za následek snížení specifické plochy na povrchu povlaků a vede k posunu optického zakázaného pásu z 2,68 eV 2,48 eV. Ohřev vrstev nad 650 °C (třetí teplotní interval) má za následek roztavení vrstvy a tedy její úplné zničení.