Pulsed Magnetron Sputtering of Strongly Thermochromic VO2-Based Coatings with a Transition Temperature of 22 °C onto Ultrathin Flexible Glass

Abstract

Vratný přechod polovodič-kov oxidu vanadičitého (VO2) činí z povlaků na bázi VO2 slibného kandidáta pro využití na termochromická chytrá okna redukující energetickou spotřebu budov. Práce se zabývá maximalizací aplikačního potenciálu těchto povlaků z hlediska jejich vlastností, průmyslově přívětivé techniky výroby a použití průmyslově relevantního substrátu. Představujeme škálovatelnou naprašovací depoziční techniku pro přípravu silně termochromických ZrO2/V0,984W0,016O2/ZrO2 povlaků na ultratenkém flexibilním skle a na standardním skle při relativně nízké teplotě povrchu substrátu (330 °C) a bez předpětí na substrátu. Vrstvy V0,984W0,016O2 byly připraveny pomocí kontrolovaného vysokovýkonového pulzního magnetronového naprašování z vanadového terče v kombinaci se současným pulzním dc magnetronovým naprašováním z wolframového terče. Základní principy této techniky vysvětlujeme pomocí výbojových charakteristik měřených pro oba výboje. Charakterizujeme strukturu povlaku (rentgenová difrakce) a širokou škálu jeho optických vlastností (spektrofotometrie a spektroskopická elipsometrie). Prezentované povlaky vykazují teplotu přechodu 22 °C, světelnou propustnost ve viditelné oblasti blížící se 50 %, rozdíl v propustnosti sluneční energie přes 10 % a barvu nezávislou na teplotě. Tyto výsledky a úspěšný přechod od standardního k ultratenkému flexibilnímu sklu mají zásadní význam pro budoucí aplikaci povlaků na chytrá okna.