JP2735147B2 - Manufacturing method of thermochromic material - Google Patents

Manufacturing method of thermochromic material

Info

Publication number
JP2735147B2
JP2735147B2 JP6150550A JP15055094A JP2735147B2 JP 2735147 B2 JP2735147 B2 JP 2735147B2 JP 6150550 A JP6150550 A JP 6150550A JP 15055094 A JP15055094 A JP 15055094A JP 2735147 B2 JP2735147 B2 JP 2735147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tungsten
target
vanadium
temperature
sputtering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP6150550A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07331430A (en
Inventor
平 金
栄 種村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP6150550A priority Critical patent/JP2735147B2/en
Publication of JPH07331430A publication Critical patent/JPH07331430A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2735147B2 publication Critical patent/JP2735147B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、太陽光エネルギーや赤
外透過率制御のための材料技術に関するものであり、更
に詳しくは、環境温度によって自動的に調光するサーモ
クロミック薄膜材料の新規製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material technology for controlling sunlight energy and infrared transmittance, and more particularly, to a novel production of a thermochromic thin film material which automatically adjusts light according to environmental temperature. It is about the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】温度の変化によって透過率、反射率等の
光学特性が可逆的に変化することをサーモクロミック
(TC)現象と言う。このようなサーモクロミック特性
を有するTC材料を、例えば、窓コーティング材として
使えば、環境温度によって自動的に入射太陽光エネルギ
ーの制御が可能となり、快適な住居空間を確保できると
同時に、冷房負荷の低減にもつながることから、近年、
このような“スマートな窓コーティング材料”に関する
研究が種々行われている〔例えば、1) C.G. Granqvist:
Materials Science for Solar Energy Conversion Sys
tems, ed. Granqvist (Pergamon Press. (1991) 、2)
C.G. Granqvist: Thin Solid Films 193/194(1990) 73
0、3) G.V. Jorgenson and J.C. Lee: Sol. Energy Mat
er. 14 (1986)205、4) S.M. Babulanam, T.S. Eriksso
n, G.A. Niklasson and C.G. Granqvist: Sol. Energy
Mater. 16 (1987) 347 、5) K.A. Khan, G.A. Niklasso
n and C.G. Granqvist: J. Appl. Phys. 64 (1988) 332
7、6) K.A. Khan and C.G. Granqvist: Appl. Phys. Le
tt. 55 (1989) 4、7) S.J. Jiang, C.B. Ye, M.S.R. Kh
an and C.G. Granqvist: Appl. Opt. 30 (1991) 84
7〕。
2. Description of the Related Art A thermochromic (TC) phenomenon is a phenomenon in which optical characteristics such as transmittance and reflectance are reversibly changed by a change in temperature. If a TC material having such thermochromic properties is used, for example, as a window coating material, incident solar energy can be automatically controlled according to the environmental temperature, and a comfortable living space can be secured, and at the same time, the cooling load can be reduced. In recent years,
Various studies on such “smart window coating materials” have been conducted [eg, 1) CG Granqvist:
Materials Science for Solar Energy Conversion Sys
tems, ed. Granqvist (Pergamon Press. (1991), 2)
CG Granqvist: Thin Solid Films 193/194 (1990) 73
0, 3) GV Jorgenson and JC Lee: Sol. Energy Mat
er. 14 (1986) 205, 4) SM Babulanam, TS Eriksso
n, GA Niklasson and CG Granqvist: Sol. Energy
Mater. 16 (1987) 347, 5) KA Khan, GA Niklasso
n and CG Granqvist: J. Appl. Phys. 64 (1988) 332
7, 6) KA Khan and CG Granqvist: Appl. Phys. Le
tt. 55 (1989) 4, 7) SJ Jiang, CB Ye, MSR Kh
an and CG Granqvist: Appl. Opt. 30 (1991) 84
7].

【0003】また、幾つかの遷移金属酸化物がサーモク
ロミック特性を示すことが知られているが、特に、二酸
化バナジウムは、サーモクロミック特性を示すことがよ
く知られている。二酸化バナジウムの結晶は、68℃で
可逆的に半導体−金属相転移が発生し、昇温と共に赤外
透過率が大幅に減少する。また、二酸化バナジウムのバ
ナジウムを他の金属(W、Mo、Nb、Ta、Re等)
で置換すること、あるいは酸素を弗素などで置換するこ
とにより、転移温度が下げられることから、室温付近で
の転移温度を有する二酸化バナジウム薄膜を太陽光エネ
ルギーの自動制御用調光素子として応用することが検討
されている〔例えば、C. G. Granqvist;Thin Solid Fil
ms 193/194 (1990) 730〕。
[0003] Also, some transition metal oxides are known to exhibit thermochromic properties. In particular, vanadium dioxide is well known to exhibit thermochromic properties. In the crystal of vanadium dioxide, a semiconductor-metal phase transition occurs reversibly at 68 ° C., and the infrared transmittance greatly decreases as the temperature rises. Further, vanadium of vanadium dioxide is replaced with another metal (W, Mo, Nb, Ta, Re, etc.)
Since the transition temperature can be lowered by substituting with oxygen or by substituting oxygen with fluorine, etc., apply a vanadium dioxide thin film having a transition temperature near room temperature as a dimmer for automatic control of solar energy. (E.g., CG Granqvist; Thin Solid Fil
ms 193/194 (1990) 730].

【0004】しかし、実用化を可能とするような太陽光
エネルギー制御のための二酸化バナジウム薄膜の形成に
関する知識が極めて少なく、転移温度を下げるための有
効な金属添加法はいまだ確立されていない状況にある。
従来の金属添加法について、例えば、イオンビームスパ
ッタによる添加例や〔G. Jorgenson et al, Solar Ener
gy Materials 14 (1986) 205〕、バナジウムターゲット
の上にタングステンの板を置いてのスパッタ〔M. Fukum
a et al, Applied Optics 22 (1983) 265 〕によるタン
グステン添加例があったが、いずれも添加量範囲が非常
に狭く、薄膜の組成の均一性や添加量の精密な制御がで
きていない、等の問題点があった。
However, there is very little knowledge about the formation of a vanadium dioxide thin film for controlling solar energy that can be put to practical use, and an effective metal addition method for lowering the transition temperature has not yet been established. is there.
Regarding conventional metal addition methods, for example, examples of addition by ion beam sputtering and [G. Jorgenson et al, Solar Ener
gy Materials 14 (1986) 205], sputtering with a tungsten plate placed on a vanadium target (M. Fukum
a et al, Applied Optics 22 (1983) 265), there were examples of tungsten addition, but the addition amount range was very narrow, and uniformity of the composition of the thin film and precise control of the addition amount were not possible. There was a problem.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、このよ
うな状況の中で、転移温度を精密に設定することができ
ると共に、上記問題点を確実に解決することが可能な新
しい金属添加法を確立することを目標として鋭意研究を
積み重ねた結果、反応性二元同時スパッタ法等によりタ
ングステンを添加した二酸化バナジウム薄膜を作製する
ことにより所期の目的を達成できることを見い出し、本
発明を完成するに至った。
Under such circumstances, the present inventors have been able to precisely set the transition temperature and to add a new metal additive capable of reliably solving the above problems. As a result of intensive research with the aim of establishing a method, it was found that the intended purpose could be achieved by producing a tungsten-doped vanadium dioxide thin film by reactive binary simultaneous sputtering, etc., and completed the present invention. I came to.

【0006】本発明は、転移温度を下げるための有効な
金属添加法を確立することを目的とするものである。
An object of the present invention is to establish an effective metal addition method for lowering the transition temperature.

【0007】また、本発明は、そのような金属添加法に
よって、転移温度が精密に設定できるサーモクロミック
材料を製造する方法を提供することを目的とするもので
ある。
Another object of the present invention is to provide a method for producing a thermochromic material whose transition temperature can be precisely set by such a metal addition method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、バナジウムタ
ーゲットとタングステンターゲットを反応性二元同時ス
パッタ(Dual-target sputtering)することによって、
−81℃〜67℃の間で相転移を示し、かつ転移温度が
任意に、かつ、精密に設定できるV1-xx2 (x=
0.0004〜0.066)組成を持つサーモクロミッ
ク材料の作製を達成するものであり、又は、タングステ
ンを0.04〜10原子%含有するバナジウムタングス
テン合金のターゲットを反応性スパッタすることによっ
て−81℃〜67℃の間で相転移を示し、かつ特定の転
移温度を持つV1-xx2 (x=0.0004〜0.0
66)組成を有するサーモクロミック材料の作製を達成
するものである。
According to the present invention, a vanadium target and a tungsten target are subjected to reactive dual-target sputtering.
V 1-x W x O 2 (x = x) showing a phase transition between −81 ° C. and 67 ° C. and having a freely and precisely set transition temperature.
(0.0004 to 0.066) to achieve the production of a thermochromic material having a composition, or -81 by reactively sputtering a vanadium tungsten alloy target containing 0.04 to 10 atomic% of tungsten. V 1-x W x O 2 (x = 0.0004 to 0.04) which shows a phase transition between 0 ° C. and 67 ° C. and has a specific transition temperature.
66) To achieve the production of a thermochromic material having a composition.

【0009】本発明においては、反応性二元同時スパッ
タ法に関しては、多成分同時スパッタ装置を用いて、バ
ナジウムターゲットを酸素を含むアルゴンガス中にて反
応性スパッタして二酸化バナジウム薄膜を生成するとと
もに、もう一つのターゲットのタングステンメタルをス
パッタしてタングステンの添加を行う方法が使用され
る。こうしてスパッタされた添加金属の原子が、バナジ
ウム原子の一部と置換して基板に蒸着した二酸化バナジ
ウム薄膜の結晶格子に入る。この場合、二酸化バナジウ
ム単一結晶相を形成するために、全圧0.5〜5Pa、
基板温度250〜500℃、印加電力2.5〜15W/
cm2 、とすることが重要であり、特に、電力に応じた
酸素ガス比率の精密な制御が重要である。また、タング
ステンの添加量は、タングステンターゲットへの印加電
力をバナジウムのそれの0〜15%範囲で調節すること
によって制御する。
In the present invention, with regard to the reactive binary simultaneous sputtering method, a vanadium target is reactively sputtered in an argon gas containing oxygen using a multi-component simultaneous sputtering apparatus to produce a vanadium dioxide thin film. In addition, a method of adding tungsten by sputtering tungsten metal as another target is used. The atoms of the additive metal sputtered in this way substitute for some of the vanadium atoms and enter the crystal lattice of the vanadium dioxide thin film deposited on the substrate. In this case, in order to form a single crystal phase of vanadium dioxide, the total pressure is 0.5 to 5 Pa,
Substrate temperature 250-500 ° C, applied power 2.5-15W /
cm 2 , and in particular, it is important to precisely control the oxygen gas ratio according to the electric power. The amount of tungsten added is controlled by adjusting the power applied to the tungsten target in the range of 0 to 15% of that of vanadium.

【0010】タングステンの添加によって、二酸化バナ
ジウム単一相薄膜の形成条件が変動するが、酸素比率な
どを精密に調節することによって、単一相薄膜を生成す
ることが可能である。本発明者等が実験を繰り返した結
果によれば、単斜晶の二酸化バナジウム単一相の形成
が、印加電力が10W/cm2 の場合、2.7%付近の
極めて狭い酸素流量域にしか出来ないことが判明した
(図1)。また、基板の回転によって、生成した膜の均
一性を保証することが可能となる。
The addition of tungsten changes the conditions for forming a single-phase vanadium dioxide thin film, but it is possible to produce a single-phase thin film by precisely adjusting the oxygen ratio and the like. According to the results of repeated experiments by the present inventors, the formation of a monoclinic vanadium dioxide single phase can be achieved only in an extremely narrow oxygen flow rate region of about 2.7% at an applied power of 10 W / cm 2. It turned out to be impossible (Fig. 1). In addition, the rotation of the substrate makes it possible to guarantee the uniformity of the formed film.

【0011】本発明において、タングステンを0.04
〜10原子%含有するバナジウム合金ターゲットを用い
る場合に関しては、当該バナジウム合金ターゲットを反
応性スパッタすることによって、全圧0.5〜5Pa、
基板温度250〜500℃、印加電力2.5〜15W/
cm2 、特に、電力に応じた酸素ガス比率などを精密に
制御することにより、−81℃〜67℃の間で特定の転
移温度を持つ、ターゲット組成とよく対応した均質なV
1-xx2 (x=0.0004〜0.066)薄膜が作
製される。
In the present invention, tungsten is used in an amount of 0.04.
When using a vanadium alloy target containing 10 to 10 atomic%, the total pressure is 0.5 to 5 Pa by reactive sputtering of the vanadium alloy target.
Substrate temperature 250-500 ° C, applied power 2.5-15W /
cm 2, in particular, by precisely controlling the oxygen gas ratio corresponding to the power, having a specific transition temperature between -81 ° C. to 67 ° C., a homogeneous V which corresponds well with the target composition
A 1-x W x O 2 (x = 0.0004 to 0.066) thin film is produced.

【0012】本発明においては、上記により作製される
薄膜の結晶相について、薄膜X線回析法(XRD)によ
って同定した。また、組成及び添加量は、ラザフォード
後方散乱分光法(RBS)によって精密に測定した。そ
して、分光光度計により、昇温時に薄膜が比較的にシャ
ープな調光性を示す波長領域内のある波長での透過率−
温度変化曲線を記録し、その温度変化曲線の中間点の温
度を転移温度と定義した。尚、転移温度は、昇温時にお
ける電気伝導率−温度変化曲線の中間点の温度と定義す
ることもできる。
In the present invention, the crystal phase of the thin film produced as described above was identified by thin film X-ray diffraction (XRD). The composition and the amount of addition were precisely measured by Rutherford backscattering spectroscopy (RBS). Then, by using a spectrophotometer, the transmittance at a certain wavelength within a wavelength region in which the thin film shows relatively sharp dimming property when the temperature is raised is obtained.
The temperature change curve was recorded, and the temperature at the midpoint of the temperature change curve was defined as the transition temperature. The transition temperature can also be defined as the temperature at the midpoint of the electric conductivity-temperature change curve at the time of temperature rise.

【0013】上記のV1-xx2 (x=0.0004〜
0.066)薄膜に関して、タングステンの添加量と温
度降下との関係を精密に決定したところ、xを0.01
0とするタングステンの添加量に対して、約24℃の比
率で直線的な温度降下となることが判明した。−81℃
〜67℃の間でタングステンの添加量を制御することに
よって、約24℃/原子%タングステンの比率で、転移
温度が任意に設定される。
The above V 1 -x W x O 2 (x = 0.0004-
0.066) With respect to the thin film, the relationship between the amount of tungsten added and the temperature drop was precisely determined.
It has been found that a linear temperature drop occurs at a rate of about 24 ° C. with respect to the amount of tungsten added to zero. -81 ° C
The transition temperature is arbitrarily set at a ratio of about 24 ° C./atomic% tungsten by controlling the amount of tungsten added between 6767 ° C.

【0014】組成V1-xx2 に対して、タングステン
の添加量がx≦0.066では相転移とともに調光性が
認められるが、x>0.066では相転移が認められ
ず、調光性が示されない。
With respect to the composition V 1 -x W x O 2 , when the amount of tungsten added is x ≦ 0.066, dimming is observed together with phase transition, but when x> 0.066, no phase transition is observed. No dimming property is shown.

【0015】太陽光エネルギーの自動制御用調光素子を
目的とするV1-xx2 (x=0.0004〜0.06
6)薄膜については、最適な厚さが50nm〜100n
mとされる。本発明によって作製されるサーモクロミッ
ク材料は、その目的によって最適な膜厚に適宜変えられ
ることはいうまでもない。
V 1 -x W x O 2 (x = 0.004 to 0.06) for use as a dimmer for automatic control of solar energy
6) For the thin film, the optimal thickness is 50 nm to 100 n
m. It goes without saying that the thermochromic material produced by the present invention can be appropriately changed to an optimum film thickness depending on the purpose.

【0016】また、V1-xx2 (x=0.0004〜
0.066)組成を有するサーモクロミック材料を保護
するための保護膜や、調光性能向上のための薄膜、例え
ば、反射防止膜などで、適宜、サーモクロミック材料を
更に被膜することができる。
V 1 -x W x O 2 (x = 0.0004 to
0.066) The thermochromic material can be further coated with a protective film for protecting the thermochromic material having the composition or a thin film for improving the light control performance, for example, an antireflection film.

【0017】前記したように、本発明において、スパッ
タ条件、特に、酸素比率を精密制御することによって、
単斜晶の二酸化バナジウム単一相膜を形成し得ることが
分かった。また、タングステンターゲットへの印加電力
を調整することによって、電力に応じた添加量が得ら
れ、あるいはタングステンを特定量含有するバナジウム
タングステン合金のターゲットを使用することによっ
て、合金ターゲットの組成に応じた添加量が得られるこ
とが分かった。更に、タングステンの添加により、約2
4℃/原子%タングステンの比率で、転移温度を引き下
げることができることが分かった。
As described above, in the present invention, by precisely controlling the sputtering conditions, in particular, the oxygen ratio,
It has been found that a monoclinic vanadium dioxide single phase film can be formed. In addition, by adjusting the power applied to the tungsten target, an addition amount corresponding to the power can be obtained, or by using a target of a vanadium tungsten alloy containing a specific amount of tungsten, an addition amount corresponding to the composition of the alloy target can be obtained. It was found that the amount was obtained. Further, by adding tungsten, about 2
It has been found that a transition temperature of 4 ° C./atomic% tungsten can be reduced.

【0018】このように、本発明の製造方法によって作
製される材料は、優れたサーモクロミック特性を示すも
のであり、しかも、印加電力、及び酸素流量等を精密に
制御することにより、転移温度を−81℃〜67℃の間
で任意に調節し、設定することが可能であることから、
例えば、従来、その実用化が困難であった、窓コーティ
ング材などをはじめとする各種の太陽光エネルギーの自
動制御用調光素などとして、極めて広範な領域での応用
を可能とするものである。
As described above, the material produced by the production method of the present invention exhibits excellent thermochromic properties. In addition, by precisely controlling the applied power and the flow rate of oxygen, the transition temperature can be reduced. Since it is possible to arbitrarily adjust and set between -81 ° C and 67 ° C,
For example, it can be applied in an extremely wide range as a dimmer for automatic control of various types of solar energy, such as window coating materials, which has been difficult to put into practical use in the past. .

【0019】[0019]

【実施例】続いて、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明する。 実施例1 反応性マグネトロンスパッタ装置を用いて、反応性二元
同時スパッタ法により、スパッタ蒸着を行った。当該装
置には、2個のターゲットが設置され、それぞれのター
ゲットに高周波電源又は直流電源で任意に電力制御がで
きるものである。水冷されたターゲットには、純度9
9.9%、直径50mmの金属板を使い、基板との距離
は、100mmに保った。基板には、目的に応じて、ガ
ラス及びシリコン単結晶を使った。基板の加熱には、S
iCヒーターを使うことにより、酸素を含有する雰囲気
でも800℃まで加熱可能とした。真空系を1×10-4
Pa以下に排気し、アルゴンガスでプレ・スパッタした
後、独立したマスフローコントローラで所定の割合でア
ルゴンと酸素を導入して、全圧、酸素流量比、基板温度
及び印加電力などの主なスパッタ条件を制御しながら、
反応性スパッタを行った。
Next, the present invention will be specifically described based on examples. Example 1 Sputter deposition was performed by a reactive binary simultaneous sputtering method using a reactive magnetron sputtering apparatus. The apparatus is provided with two targets, and each of the targets can be arbitrarily controlled with a high-frequency power supply or a DC power supply. The water-cooled target has a purity of 9
A 9.9% metal plate having a diameter of 50 mm was used, and the distance from the substrate was kept at 100 mm. Glass and silicon single crystal were used for the substrate according to the purpose. For heating the substrate, S
By using an iC heater, heating to 800 ° C. was possible even in an atmosphere containing oxygen. 1 × 10 -4 vacuum system
After evacuation to below Pa and pre-sputtering with argon gas, argon and oxygen are introduced at a predetermined ratio by an independent mass flow controller, and the main sputtering conditions such as total pressure, oxygen flow rate ratio, substrate temperature and applied power While controlling
Reactive sputtering was performed.

【0020】すなわち、直径50mm、純度99.9%
のバナジウムターゲットと同様規格のタングステンター
ゲットを、2.7%の酸素を含むアルゴンガス中にて、
基板温度400℃、全圧1.5Paで、スパッタを行っ
た。バナジウムターゲットにRF電力を200W、タン
グステンターゲットに4.0Wを印加することによっ
て、ガラス及びシリコン基板上に蒸着した厚さ58nm
の膜からなり、組成がV0.9860.0142 であり、転移
温度が37℃の特性を有するサーモクロミック材料が得
られた。
That is, a diameter of 50 mm and a purity of 99.9%
Tungsten target of the same standard as the vanadium target of above, in argon gas containing 2.7% oxygen,
Sputtering was performed at a substrate temperature of 400 ° C. and a total pressure of 1.5 Pa. By applying RF power of 200 W to the vanadium target and 4.0 W to the tungsten target, a thickness of 58 nm deposited on glass and silicon substrates
A thermochromic material having a composition of V 0.986 W 0.014 O 2 and a transition temperature of 37 ° C. was obtained.

【0021】得られたV0.9860.0142 サーモクロミ
ック材料の透過率及び反射率スペクトルを図2に示す。
タングステンを1.4原子%添加したことにより、薄膜
の転移温度が37℃となった。尚、転移温度より低い温
度(20℃)では、透過率、特に赤外透過率が高いとい
う半導体的特性を示したが、転移温度以上では(50
℃)、金属特性を示し、赤外透過率が大きく減少した。
更に、転移に際して可視光透過率がほとんど変りがな
く、つまり、目視では色が変らないという実用的観点か
ら非常に有用な特性を示した。
FIG. 2 shows the transmittance and reflectance spectra of the obtained V 0.986 W 0.014 O 2 thermochromic material.
The transition temperature of the thin film became 37 ° C. by adding 1.4 atomic% of tungsten. At a temperature lower than the transition temperature (20 ° C.), the semiconductor characteristics such as a high transmittance, particularly an infrared transmittance, were exhibited.
° C), showing metallic properties, and the infrared transmittance was greatly reduced.
Further, the visible light transmittance hardly changed during the transition, that is, a very useful characteristic was exhibited from a practical viewpoint that the color did not change visually.

【0022】実施例2 合金ターゲットの反応性スパッタによるサーモクロミッ
ク材料の作製合金ターゲットの反応性スパッタ法によ
り、タングステンを1.7原子%含むバナジウムタング
ステン合金ターゲットを、RF電力200W、全圧1.
5Pa、基板温度400℃、酸素比率2.7%の条件
で、スパッタを行った。ガラス及びシリコン基板上に蒸
着した厚さ80nmの膜からなり、組成がV0.984
0.0162 であり、転移温度が30℃の特性を有するサ
ーモクロミック材料が得られた。
Example 2 Preparation of Thermochromic Material by Reactive Sputtering of Alloy Target By a reactive sputtering method of an alloy target, a vanadium tungsten alloy target containing 1.7 atomic% of tungsten was subjected to RF power 200 W, total pressure 1.
Sputtering was performed under the conditions of 5 Pa, a substrate temperature of 400 ° C., and an oxygen ratio of 2.7%. It consists of an 80 nm thick film deposited on glass and silicon substrates and has a composition of V 0.984 W
A thermochromic material having a property of 0.016 O 2 and a transition temperature of 30 ° C. was obtained.

【0023】比較例1 上記実施例1において、バナジウムターゲットのみを使
って反応性スパッタ法を行った結果、RF電力200
W、全圧1.5Pa、基板温度400℃、酸素比率2.
7%の条件で、ガラス及びシリコン基板上に蒸着した厚
さ65nmの二酸化バナジウム単一相膜を作製した。得
られた二酸化バナジウム単一相膜は、転移温度が68℃
であった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 In Example 1, the reactive sputtering method was performed using only the vanadium target.
W, total pressure 1.5 Pa, substrate temperature 400 ° C., oxygen ratio 2.
Under a condition of 7%, a single-phase vanadium dioxide film having a thickness of 65 nm was deposited on a glass and silicon substrate. The resulting vanadium dioxide single phase film has a transition temperature of 68 ° C.
Met.

【0024】比較例2 上記比較例1において、二酸化バナジウム単一相薄膜の
形成について、基板温度200℃にした場合、あるいは
全圧を6Paにした場合、いずれも酸化物の混合相が認
められ、二酸化バナジウム単一相の生成が認められなか
った。
Comparative Example 2 In the above Comparative Example 1, when the substrate temperature was set to 200 ° C. or the total pressure was set to 6 Pa, a mixed phase of oxides was observed in the formation of the single-phase vanadium dioxide thin film. No formation of a single phase of vanadium dioxide was observed.

【0025】以上、本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は、前記した実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない限りど
のようにでも実施することができるものであることはい
うまでもない。
As described above, the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be implemented in any way unless the configuration described in the claims is changed. It goes without saying that it can be done.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、バナ
ジウムとタングステンのターゲットを反応性二元同時ス
パッタ法により、また、バナジウムタングステン合金の
ターゲットを反応性スパッタ法により、各々スパッタす
ることにより、サーモクロミック材料を製造する方法に
係るものであり、本発明によれば、タングステンを添加
した二酸化バナジウムサーモクロミック調光材料につい
て、確実な金属添加法によって転移温度を−81〜67
℃の間で自由に調節、設定することを可能とすることが
できる。また、環境温度によって太陽光エネルギー透過
率や赤外透過率などが自動的に制御できるため、建築物
の窓ガラス、自動車の窓ガラス、更に温室窓ガラス用コ
ーティングなどのほか、赤外透過率を温度変化によって
自動的に制御する必要のある種々の用途への利用など、
広範な分野での利用が期待されるものである。
As described above, according to the present invention, a target of vanadium and tungsten is sputtered by a reactive binary simultaneous sputtering method, and a target of vanadium tungsten alloy is sputtered by a reactive sputtering method. The present invention relates to a method for producing a thermochromic material, and according to the present invention, a vanadium dioxide thermochromic light control material to which tungsten is added has a transition temperature of -81 to 67 by a reliable metal addition method.
It can be freely adjusted and set between ° C. In addition, because the solar energy transmittance and infrared transmittance can be automatically controlled according to the environmental temperature, the infrared transmittance can be controlled in addition to coatings for building windows, automotive windows, and greenhouse windows. For various applications that need to be controlled automatically by temperature changes,
It is expected to be used in a wide range of fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】基板温度及び酸素流量を変えてシリコン基板上
に作製された薄膜の主な結晶相を示す。
FIG. 1 shows main crystal phases of a thin film formed on a silicon substrate by changing a substrate temperature and an oxygen flow rate.

【図2】本発明の実施例により作製されたV1-xx2
(x=0.014)薄膜の透過率及び反射率スペクトル
を示す。
FIG. 2 shows V 1 -x W x O 2 produced according to an embodiment of the present invention.
(X = 0.014) shows the transmittance and reflectance spectra of the thin film.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 バナジウムターゲットとタングステンタ
ーゲットを、基板温度250〜500℃、全圧0.5〜
5Pa、印加電力2.5〜15W/cm で、酸素比率
を精密に制御して反応性二元同時スパッタすることを特
徴とする−81℃〜67℃の間で相転移を示し、転移温
度が任意に、かつ精密に設定できるV 1−x
(x=0.0004〜0.066)組成を持つサーモ
クロミック材料の製造方法。
1. A vanadium target and a tungsten target
Get, Substrate temperature 250 ~ 500 ℃, total pressure 0.5 ~
5Pa, applied power 2.5-15W / cm 2 And the oxygen ratio
With precise controlSpecially for reactive binary simultaneous sputtering
SignShows a phase transition between −81 ° C. to 67 ° C. and transition temperature
V whose degree can be set arbitrarily and precisely 1-x W x O
2 (X = 0.0004 to 0.066) with compositionThermo
A method for producing a chromic material.
【請求項2】 タングステンターゲットへの印加電力が
バナジウムターゲットへの印加電力の0〜15%の範囲
であることを特徴とする請求項1記載のサーモクロミッ
ク材料の製造方法。
2. The method for producing a thermochromic material according to claim 1, wherein the power applied to the tungsten target is in the range of 0 to 15% of the power applied to the vanadium target.
【請求項3】 タングステンを0.04〜10原子%含
有するバナジウムタングステン合金のターゲットを、基
板温度250〜500℃、全圧0.5〜5Pa、印加電
力2.5〜15W/cm で、酸素比率を精密に制御し
反応性スパッタすることを特徴とする−81℃〜67
℃の間で相転移を示し、転移温度が任意に、かつ精密に
設定できるV 1−x (x=0.0004〜0.
066)組成を持つサーモクロミック材料の製造方法。
Wherein the target vanadium tungsten alloy containing 0.04 to 10 atomic% tungsten, group
Plate temperature 250-500 ° C, total pressure 0.5-5Pa, applied voltage
With a power of 2.5 to 15 W / cm 2 , the oxygen ratio is precisely controlled.
Characterized by reactive sputtering Te -81 ° C. to 67
Shows a phase transition between ℃ and arbitrarily and precisely
V 1−x W x O 2 that can be set (x = 0.004 to 0.
066) A method for producing a thermochromic material having a composition .
【請求項4】 反応性スパッタを行う際のスパッタ全圧
約1.5Pa、酸素比率が2.7付近であることを特
徴とする請求項1又は請求項3記載のサーモクロミック
材料の製造方法。
4. The method for producing a thermochromic material according to claim 1 , wherein the total sputtering pressure during the reactive sputtering is about 1.5 Pa, and the oxygen ratio is about 2.7. .
JP6150550A 1994-06-08 1994-06-08 Manufacturing method of thermochromic material Expired - Lifetime JP2735147B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6150550A JP2735147B2 (en) 1994-06-08 1994-06-08 Manufacturing method of thermochromic material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6150550A JP2735147B2 (en) 1994-06-08 1994-06-08 Manufacturing method of thermochromic material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07331430A JPH07331430A (en) 1995-12-19
JP2735147B2 true JP2735147B2 (en) 1998-04-02

Family

ID=15499330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6150550A Expired - Lifetime JP2735147B2 (en) 1994-06-08 1994-06-08 Manufacturing method of thermochromic material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2735147B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2764539B2 (en) 1994-06-24 1998-06-11 工業技術院長 Method for producing thermochromic material
WO2015171094A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Istanbul Teknik Universitesi A thermochromic glass material and a production method thereof

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2163921A4 (en) * 2007-06-08 2012-08-29 Bridgestone Corp Near-infrared-shielding material , laminate including the same, and optical filter for display
KR101137370B1 (en) 2009-11-18 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 Multi-sheet glazing unit
KR101137371B1 (en) 2009-12-03 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 A method for manufacturing smart glass and a smart glass
KR101137373B1 (en) 2010-01-07 2012-04-20 삼성에스디아이 주식회사 Smart window
US8513605B2 (en) * 2010-04-28 2013-08-20 L-3 Communications Corporation Optically transitioning thermal detector structures
CN103978203B (en) * 2014-04-30 2016-06-08 中国科学院广州能源研究所 A kind of spectrum local decorated thermocolour composite nano-powder and preparation method thereof
CN104445990B (en) * 2014-11-21 2016-09-14 武汉理工大学 A kind of method reducing vanadium dioxide film phase transition temperature
JP7120857B2 (en) * 2018-05-10 2022-08-17 株式会社アルバック Resistor film manufacturing method and resistor film

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3899407A (en) * 1973-08-01 1975-08-12 Multi State Devices Ltd Method of producing thin film devices of doped vanadium oxide material
US4393095A (en) * 1982-02-01 1983-07-12 Ppg Industries, Inc. Chemical vapor deposition of vanadium oxide coatings
JPS6419622A (en) * 1987-07-14 1989-01-23 Oki Electric Ind Co Ltd Method for forming superconductive ceramic thin film
JPH0193088A (en) * 1987-10-02 1989-04-12 Fujitsu Ltd Formation of ferroelectric thin film

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2764539B2 (en) 1994-06-24 1998-06-11 工業技術院長 Method for producing thermochromic material
WO2015171094A1 (en) 2014-05-07 2015-11-12 Istanbul Teknik Universitesi A thermochromic glass material and a production method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07331430A (en) 1995-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Seyfouri et al. Sol-gel approaches to thermochromic vanadium dioxide coating for smart glazing application
Parkin et al. Intelligent thermochromic windows
Sivakumar et al. Preparation and characterization of electron beam evaporated WO3 thin films
Jin et al. Formation and thermochromism of VO 2 films deposited by RF magnetron sputtering at low substrate temperature
Panagopoulou et al. Thermochromic performance of Mg-doped VO2 thin films on functional substrates for glazing applications
Xirouchaki et al. Photoreduction and oxidation of as‐deposited microcrystalline indium oxide
Savvides et al. Electrical transport, optical properties, and structure of TiN films synthesized by low‐energy ion assisted deposition
Kana et al. Thermochromic VO2 thin films synthesized by rf-inverted cylindrical magnetron sputtering
US6132568A (en) Manufacturing method of samarium sulfide thin films
JP2735147B2 (en) Manufacturing method of thermochromic material
Cui et al. Thermochromic properties of vanadium oxide films prepared by dc reactive magnetron sputtering
Batista et al. Reactive pulsed-DC sputtered Nb-doped VO2 coatings for smart thermochromic windows with active solar control
JP2006206398A (en) Highly heat insulating dimming glass and method of manufacturing the same
Zhou et al. Microstructures and thermochromic characteristics of low-cost vanadium–tungsten co-sputtered thin films
Sivakumar et al. Studies on the effect of substrate temperature on (VI–VI) textured tungsten oxide (WO3) thin films on glass, SnO2: F substrates by PVD: EBE technique for electrochromic devices
Chen et al. Influence of oxygen partial pressure on structural, electrical, and optical properties of Al-doped ZnO film prepared by the ion beam co-sputtering method
Yang et al. Transmittance change with thickness for polycrystalline VO2 films deposited at room temperature
Panagopoulou et al. The effect of buffer layer on the thermochromic properties of undoped radio frequency sputtered VO2 thin films
Chandra et al. Optical properties of transparent nanocrystalline Cu2O thin films synthesized by high pressure gas sputtering
Geraghty et al. Preparation of suboxides in the Ti-O system by reactive sputtering
JP2764539B2 (en) Method for producing thermochromic material
Li et al. Effects of zirconium ions doping on the structural and thermochromic properties of VO 2 thin films
Ammar et al. Heat treatment effect on the structural and optical properties of AgInSe2 thin films
CN107779820B (en) A kind of vanadium dioxide film and its low temperature deposition method
CN112331555A (en) Preparation method of vanadium dioxide film with adjustable thermal hysteresis loop

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term