專利名稱：一種制備三氧化鎢薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三氧化鎢薄膜的制備方法，具體地，涉及在金屬鎢片上直接氧化生長三氧化鎢薄膜的方法。

背景技術(shù)：
三氧化鎢作為分解水產(chǎn)生氫的催化材料，具有光電雙響應(yīng)效應(yīng)、穩(wěn)定、光開啟電壓低、產(chǎn)氫效率高等優(yōu)點(diǎn)，另外也是一種很好的電致變色材料。所以其被廣大研究者所青睞。目前三氧化鎢薄膜的制備主要采用電子束蒸發(fā)、磁控濺射、溶膠凝膠技術(shù)。前兩種成膜技術(shù)需要昂貴的設(shè)備(磁控濺射儀、電子束蒸發(fā)儀)，成本高、成膜速率低；溶膠凝膠法成膜相對(duì)來說設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，但此方法可重復(fù)性差，膜與基底的附著性也欠佳，不易大面積成膜。直接生長法是在氧氣氛圍中在金屬鎢片上直接氧化生長三氧化鎢膜，這種方法工藝操作方便，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，大大降低了成本，成膜速率也較高。
文獻(xiàn)Nanotechnology 19(2008)065704(6pp)報(bào)道了一種三氧化鎢薄膜直接生長的工藝，主要是將80mm×5mm×0.2mm規(guī)格的金屬鎢片置于不銹鋼反應(yīng)腔中，在氧氣氛圍中通過對(duì)金屬鎢片施加電壓產(chǎn)生55A的交流電而直接氧化生成三氧化鎢薄膜，然后自然冷卻到室溫。
上述三氧化鎢的直接生長工藝，需要在不銹鋼反應(yīng)腔中進(jìn)行，所需設(shè)備成本高，另外要通過直接對(duì)金屬鎢片施加55A的交流電來實(shí)現(xiàn)其氧化，所制備的樣品規(guī)格為80mm×5mm的小面積，均勻性不夠。因此，要以三氧化鎢作為光電催化劑分解水制氫來實(shí)現(xiàn)低成本、高效的產(chǎn)氫技術(shù)，就必須降低催化材料的制備成本，可大面積制備且均勻性好，更重要的是制備工藝的可重復(fù)性高，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷的制備方法。因此，本發(fā)明涉及如下幾個(gè)方面 本發(fā)明的第一方面是一種制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法包括 第一步驟，將金屬鎢片置于真空真空管式爐的恒溫區(qū)中； 第二步驟，以8-12℃/min的升溫速率將管內(nèi)溫度升高到140-160℃時(shí)，開始通入氧氣，通氣后讓管內(nèi)壓力緩慢升高，使得在管內(nèi)溫度升高到790-810℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到0.7-1.3atm，然后在790-810℃保溫13-17min，之后將溫度自然冷卻到室溫。
本發(fā)明的第二方面是一種制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法包括 第一步驟，將金屬鎢片置于真空管式爐的恒溫區(qū)； 第二步驟，以10℃/min的升溫速率將管內(nèi)溫度升高到150℃時(shí)，開始通入氧氣，并且根據(jù)所放置金屬鎢片的40-220cm2的總面積，通氣后讓管內(nèi)壓力緩慢升高，使得在管內(nèi)溫度升高到800℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到1atm，然后在800℃保溫15min，之后將溫度自然冷卻到室溫。
本發(fā)明的第三個(gè)方面是，所述方法還包括在第一步驟之后并且在第二步驟之前將真空管式爐抽取真空以使真空管式爐中的壓力達(dá)到2-5帕的步驟。
本發(fā)明的第四方面是所述氧氣的流量根據(jù)所放置金屬鎢片的40-225cm2的總面積，設(shè)置在50-210sccm的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第五方面是其中在所述在第二步驟中，在所述溫度自然冷卻到室溫的同時(shí)，通過控制出氣閥的開關(guān)讓管內(nèi)氣體壓力緩慢下降，當(dāng)溫度降到約400-600℃時(shí)可完全打開出氣閥抽走管內(nèi)剩余氣體。
本發(fā)明的第六方面是，所述方法還包括在第一步驟之前，金屬鎢片被切割。
本發(fā)明的第七方面是所述切割為線切割。
本發(fā)明的第八方面是其中所述金屬鎢片的純度為99.9％以上。
本發(fā)明的第九方面是所述方法還包括在第一步驟之前，對(duì)金屬鎢片進(jìn)行包括機(jī)械拋光和超聲清洗的前期處理。
本發(fā)明的第十方面是其中所述金屬鎢片被置于所述真空管式爐的恒溫區(qū)中心。
本發(fā)明的第十一方面是其中所述金屬鎢片為一個(gè)或多個(gè)。
本發(fā)明的第十二方面是其中所述金屬鎢片為多個(gè)的情況下，所述多個(gè)金屬鎢片之間留有縫隙以確保與氧的充分接觸。
本發(fā)明的第十三方面是其中所述金屬鎢片還包括成卷狀的金屬鎢片。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠直接氧化制備大面積的三氧化鎢薄膜且三氧化鎢薄膜的均勻性好，更重要的是制備工藝的可重復(fù)性高，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。而且本發(fā)明方法所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，避免了大電流的使用。



圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，只有一個(gè)金屬鎢片在真空管式爐中進(jìn)行氧化的示意圖； 圖2是升溫程序的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，多個(gè)金屬鎢片在真空管式爐中進(jìn)行氧化的示意圖；以及 圖4是根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施方案，成卷狀的金屬鎢片在真空管式爐中進(jìn)行氧化的示意圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明是一種制備三氧化鎢薄膜的方法，屬于三氧化鎢薄膜的直接氧化制備技術(shù)，所述方法包括第一步驟，將金屬鎢片置于真空管式爐的恒溫區(qū)；第二步驟，以8-12℃/min的升溫速率將管內(nèi)溫度升高到140-160℃時(shí)，開始通入氧氣，通氣后讓管內(nèi)壓力緩慢升高，使得在管內(nèi)溫度升高到790-810℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到0.7-1.3atm然后在790-810℃保溫13-17min，之后將溫度自然冷卻到室溫。
本發(fā)明所使用的真空管式爐是OTF-1200X管式爐，由合肥科晶材料技術(shù)有限公司生產(chǎn)。也可以采用該公司其他型號(hào)如GSL1600X的真空管式爐。在本文中所述的真空管式爐并沒有特別的限制，只要能滿足如圖1所示的具有電阻絲加熱系統(tǒng)和恒溫區(qū)，并保證氧氣流量的精確控制即可。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)為了實(shí)現(xiàn)所制備三氧化鎢薄膜的氧化均勻性，最好保證金屬鎢片被置于恒溫區(qū)中心。通過準(zhǔn)確量取恒溫區(qū)中心與管口間的距離，并保證其與從管口開始向恒溫區(qū)方向推進(jìn)金屬鎢片時(shí)所經(jīng)過的距離一致來實(shí)現(xiàn)金屬鎢片被置于恒溫區(qū)中心。
此外，所述方法主要還包括對(duì)真空管式爐抽取真空；金屬鎢片的選擇；金屬鎢片的前期處理和清洗；金屬鎢片的切割；實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，管內(nèi)氣體的處理。
金屬鎢片的選擇是在所述第一步驟之前，優(yōu)選純度為99.9％以上的金屬鎢片，剛制備的最好，這樣會(huì)盡量避免金屬久置導(dǎo)致的表面自然氧化和污染層對(duì)我們前期處理及制備過程的影響。在本發(fā)明中，所選用的一個(gè)實(shí)例是“北京翠柏林有色金屬技術(shù)開發(fā)中心”提供的純度為99.9％，型號(hào)為W1，放置時(shí)間在一個(gè)月以內(nèi)的金屬鎢片。
選擇好金屬鎢片之后，接著對(duì)金屬鎢片進(jìn)行前期處理，包括機(jī)械拋光和超聲清洗。例如，超聲清洗包括依次用丙酮、無水乙醇、去離子水各超聲10分鐘，超聲波功率為100W。機(jī)械拋光采用目數(shù)大的砂紙，以避免嚴(yán)重劃傷金屬鎢片表面。例如，先用1200目的砂紙進(jìn)行拋光，再用2000目的砂紙進(jìn)行精磨可達(dá)到理想效果。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同需求，往往需要制備不同面積的三氧化鎢薄膜材料，所以實(shí)驗(yàn)前要將金屬鎢片切割成不同的面積。如果切割方法不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致氧化后的三氧化鎢薄膜邊緣開裂、脫落。我們優(yōu)選線切割，其基本工作原理是利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲(稱為電極絲)作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。本文中提到的線切割是在北京正華數(shù)控加工廠完成的，其采用鎢鉬合金作為電極絲，走絲速度約10-12mm/min，保證切割后的金屬鎢片邊緣整齊無毛邊。為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造優(yōu)良條件。金屬鎢片的切割能消除所制備的三氧化鎢薄膜邊緣的開裂、脫落，使其完整無毛邊。
值得指出的是，切割之后也可以進(jìn)行上述包括機(jī)械拋光和超聲清洗的前期處理。
下面，將詳細(xì)描述本發(fā)明的第一步驟和第二步驟。
在本發(fā)明的第一步驟，即，裝樣步驟中，金屬鎢片被安裝在管式爐的恒溫區(qū)中，最好是至于恒溫區(qū)的中心，這樣能獲得表面更均勻的三氧化鎢薄膜。金屬鎢片是否被置于恒溫區(qū)中心對(duì)于小面積三氧化鎢薄膜的制備沒有影響，只會(huì)影響到大面積三氧化鎢薄膜的氧化均勻性。
在本發(fā)明的方法中，所述第二步驟的實(shí)驗(yàn)條件是整個(gè)過程最重要的一步，關(guān)系到三氧化鎢薄膜能否達(dá)到合適的厚度，能否形成合適的晶型結(jié)構(gòu)。下面，詳細(xì)描述這一步驟中所涉及到的實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選取和優(yōu)選結(jié)果。
在第二步驟中的升溫速率為8-12℃/min，經(jīng)過在升溫速率為8、9、10、11和12℃/min的實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)在10℃/min的升溫速率的情況下，本發(fā)明效果最好。因?yàn)樯郎厮俾蔬^快，熱膨脹引起的內(nèi)應(yīng)力得不到及時(shí)釋放，容易造成薄膜的龜裂，而升溫速率過慢，成膜速率過慢。8-12℃/min的升溫速率既可以使內(nèi)應(yīng)力得到及時(shí)釋放不引起龜裂，成膜速率又不至于過慢。
按升溫程序，將管內(nèi)溫度升高到140-160℃時(shí)開始通入氧氣。由于鎢在300-400℃時(shí)開始氧化，為了能保證在升溫至300-400℃之前完成通氧氣的準(zhǔn)備工作到氧氣流量的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定，選取從140-160℃開始通入氧氣。氧氣的純度為等于或大于99.9％。所述氧氣的流量根據(jù)所放置金屬鎢片總面積而變化，通常地，對(duì)于總面積為40-225cm2的金屬鎢片，氧氣的流量被設(shè)置在50-210sccm的范圍內(nèi)。氧氣的流量必需較精確控制，在確保金屬鎢片與氧氣的充分接觸的情況下，氧氣的流量不能過量太大，否則可能導(dǎo)致得到的不是三氧化鎢薄膜，而是更高氧化的氧化鎢薄膜。在本申請(qǐng)中，是否獲得三氧化鎢薄膜主要是通過顏色判斷的。在金屬鎢片上獲得黃色的薄膜被認(rèn)為我們的實(shí)驗(yàn)是成功的。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)常識(shí)都知道，不同氧化程度的氧化鎢的顏色是不同的，例如，W18O49是紫色的，W20O58是藍(lán)色的。此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難確定，在只有金屬鎢和氧的管內(nèi)環(huán)境下，得到的氧化產(chǎn)物只能是氧化鎢。
然后，使得在管內(nèi)溫度升高到790-810℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到0.7atm-1.3atm。本發(fā)明人經(jīng)過多次變化實(shí)驗(yàn)條件，包括使得在溫度升高到790、792、795、797、800、802、804、806、808、810℃等時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到約1個(gè)大氣壓的情況下，均獲得了本發(fā)明的良好地實(shí)驗(yàn)效果，即，獲得了表面均勻的黃色三氧化鎢薄膜，并且發(fā)現(xiàn)最優(yōu)選是在溫度升高到800℃時(shí)使得管內(nèi)壓力達(dá)到約1個(gè)大氣壓。
然后在790-810℃保溫13-17min，之后將溫度自然冷卻到室溫。保溫時(shí)間的長短同樣涉及到能夠達(dá)到合適的薄膜厚度和形成合適的晶型。經(jīng)選取保溫13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17min的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，保溫時(shí)間為15min是最優(yōu)選的。
此外，本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，在所述第二步驟中，在使管內(nèi)溫度自然冷卻到室溫的同時(shí)，通過控制出氣閥的開關(guān)讓管內(nèi)氣體壓力緩慢下降，當(dāng)溫度降到400-600℃左右時(shí)可完全打開出氣閥抽走管內(nèi)剩余氣體，這樣可以更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。管內(nèi)氣壓的緩慢下降能使三氧化鎢薄膜的氧化更均勻、充分。
值得提出的是，本發(fā)明的金屬鎢片形狀可以是片狀、卷狀、無規(guī)則狀等。根據(jù)本發(fā)明的方法，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)相同面積或多個(gè)不同面積三氧化鎢薄膜的制備。例如，圖3示意性地顯示了多個(gè)金屬鎢片在管式爐中進(jìn)行氧化工藝。因而根據(jù)本發(fā)明，可以獲得不同面積的三氧化鎢薄膜。
可見，由于本發(fā)明制備三氧化鎢薄膜所使用的設(shè)備是OTF-1200X真空管式爐，設(shè)備簡(jiǎn)單，電阻絲直接加熱，操作工藝方便，且避免了大電流。更重要的是本發(fā)明技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)小面積、多個(gè)相同規(guī)格尺寸或不同規(guī)格尺寸以及大面積三氧化鎢薄膜的直接氧化法制備，重復(fù)性可達(dá)98％以上，且工藝參數(shù)變動(dòng)范圍大，即除了氧化溫度和保溫時(shí)間相對(duì)較恒定外，其他參數(shù)如氧氣流量，可根據(jù)金屬鎢片的不同面積在較大范圍內(nèi)有所改變，如下表2所示。此外，反應(yīng)氣壓則在0.7atm-1.3atm范圍內(nèi)都可根據(jù)不同條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，因而適應(yīng)性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。
實(shí)施例 下面，將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說明，但是這些實(shí)施例并沒有限制本發(fā)明范圍的意圖。
實(shí)施例1 本實(shí)施例只使用一個(gè)金屬鎢片在真空管式爐中進(jìn)行氧化，真空管式爐接有真空泵。如圖1所示，1為壓力表，用來測(cè)定并顯示反應(yīng)氣體壓力，2為真空法蘭，可以有效保證體系的真空度，3為電阻加熱絲加熱區(qū)域，內(nèi)置電阻絲，4為出氣閥開關(guān)，用來控制出氣的速率，使管中保持一定的反應(yīng)壓力，5為恒溫區(qū)，其中有一熱電偶，用來測(cè)試恒溫區(qū)的溫度，6為裝樣區(qū)，7為進(jìn)氣口，8為出氣口。圖2為圖1所示實(shí)施方案的升溫程序的一個(gè)優(yōu)選方案。圖2中1為室溫，t1為升溫時(shí)間，t2為保溫時(shí)間。并且值得指出的是，在本文中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的含義。
選取“北京翠柏林有色金屬技術(shù)開發(fā)中心”提供的純度為99.9％，型號(hào)為W1，放置時(shí)間在一個(gè)月以內(nèi)的金屬鎢片，金屬鎢片的規(guī)格為45mm×95mm×0.2mm。金屬鎢片經(jīng)1200目的砂紙拋光后再用2000目的砂紙精磨至劃痕消失、金屬表面光滑柔和，用去離子水沖洗后依次在丙酮、無水乙醇、去離子水中各超聲10分鐘。清洗完成后的金屬鎢片進(jìn)行烘干，之后立刻進(jìn)行裝樣，裝樣之前通過準(zhǔn)確測(cè)量恒溫區(qū)5與出氣口8間的距離，確保金屬鎢片置于恒溫區(qū)(圖1中5所示位置)中心位置，如圖1中6所示。上好如圖1中2所示的真空法蘭，打開真空泵(未顯示)抽真空至2-5Pa以上，啟動(dòng)加熱電源，即啟動(dòng)電阻絲加熱(在圖1中3內(nèi))，設(shè)定如圖2所示的升溫程序，其中升溫速率、氧化溫度和保溫時(shí)間分別如下表1所示。同時(shí)打開氣體流量計(jì)開始預(yù)熱，待加熱區(qū)，如圖1中3所示溫度升至150℃，通入氧氣(圖1中7、8分別表示進(jìn)氣口和出氣口)，流量調(diào)節(jié)為50sccm，適當(dāng)調(diào)節(jié)出氣閥4開關(guān)，使管內(nèi)氣體壓力緩慢升高，溫度到達(dá)800℃時(shí)壓力為約1個(gè)大氣壓，示數(shù)由圖1中1所示的壓力表顯示。升溫程序結(jié)束后，緩慢打開出氣閥4開關(guān)，使管內(nèi)壓力慢慢下降，溫度則選擇自然冷卻至室溫(圖2中1表示室溫)。
打開管式爐，取出所獲得的鎢片。用肉眼觀察，發(fā)現(xiàn)鎢片上覆蓋了一層薄的黃色膜，可確認(rèn)該黃色薄膜為三氧化鎢，而且，發(fā)現(xiàn)膜的表面均勻。因?yàn)樗褂玫脑牧鲜墙饘冁u，而反應(yīng)的氛圍只有氧氣(純度等于或大于99.9％)，所以產(chǎn)物只能是氧化鎢，而氧化鎢中不同的氧含量顯示出的顏色差別很大，而經(jīng)驗(yàn)證實(shí)顯示黃色的是三氧化鎢。
多次重復(fù)本實(shí)施例，其中實(shí)驗(yàn)的工藝條件和結(jié)果顯示在下表1中。根據(jù)所得產(chǎn)物的表面顏色和均勻度判斷，所獲得三氧化鎢的重復(fù)性可達(dá)98％以上。
表1 在氧化溫度和氧氣流量為上表1所示的情況下，僅當(dāng)保溫時(shí)間變化為11、12min時(shí)，呈深綠色膜層，說明氧化不充分，氧含量不足，得到的不是三氧化鎢膜層，而當(dāng)保溫時(shí)間變化為13、14min時(shí)出現(xiàn)黃色膜層但沒達(dá)到最佳的均勻度。繼續(xù)延長氧化時(shí)間則氧化會(huì)過于充分而開始出現(xiàn)不同程度的邊緣龜裂。
實(shí)施例2 本實(shí)施例同時(shí)使用多個(gè)金屬鎢片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖3中6所示，將五個(gè)規(guī)格為45mm×95mm×0.2mm的金屬鎢片依次錯(cuò)開放置在剛玉舟(剛玉材料做成的舟狀容器)中，每?jī)蓚€(gè)金屬鎢片之間都留有1mm左右的狹縫，使其都與氧氣充分接觸反應(yīng)。這與圖1所示實(shí)驗(yàn)條件相比不同的是只需改變氧氣流量為190sccm。另外，我們用相同方法也實(shí)現(xiàn)四個(gè)規(guī)格為54mm×97mm×0.2mm三氧化鎢薄膜的制備，此時(shí)氧氣最佳流量為200sccm。當(dāng)然本領(lǐng)域的研發(fā)人員也可以根據(jù)具體需要選擇其他多個(gè)相同規(guī)格或多個(gè)不同規(guī)格的金屬鎢片及相應(yīng)的最佳氧氣流量進(jìn)行試驗(yàn)，其中最佳的氧氣流量與各種規(guī)格的金屬鎢片總面積相對(duì)應(yīng)，如下表2所示 表2 設(shè)定如圖2所示的升溫程序，其中升溫速率、氧化溫度和保溫時(shí)間分別如下表3所示。實(shí)驗(yàn)得到的是黃色的三氧化鎢薄膜，薄表面均勻。多次重復(fù)本實(shí)驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)的工藝條件和結(jié)果顯示在下表3中，發(fā)現(xiàn)獲得三氧化鎢的重復(fù)性也可達(dá)98％以上。
表3 實(shí)施例3 本實(shí)施例使用成卷狀的金屬鎢片在管式爐中進(jìn)行氧化，如圖4所示。圖4所示發(fā)明方法與圖1及圖2所示發(fā)明方法的不同點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了大面積三氧化鎢薄膜的制備，如圖4中6所示為規(guī)格為150mm×150mm×0.2mm的金屬鎢片成卷狀放置在恒溫區(qū)中心，此時(shí)的最佳氧氣流量為210sccm。
設(shè)定如圖2所示的升溫程序，其中升溫速率、氧化溫度和保溫時(shí)間分別如下表4所示。實(shí)驗(yàn)得到的是黃色的三氧化鎢薄膜，薄表面均勻。多次重復(fù)本實(shí)驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)的工藝條件和結(jié)果顯示在下表4中，并且發(fā)現(xiàn)獲得三氧化鎢的重復(fù)性也可達(dá)98％以上。
表4 工業(yè)可適用性 制備三氧化鎢薄膜所用的設(shè)備可以是OTF-1200X真空管式爐，設(shè)備簡(jiǎn)單，電阻絲直接加熱，操作工藝方便，且避免了大電流。更重要的是本發(fā)明技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)小面積、多個(gè)相同規(guī)格尺寸或不同規(guī)格尺寸以及大面積三氧化鎢薄膜的直接氧化法制備，重復(fù)性可達(dá)98％以上，且工藝參數(shù)變動(dòng)范圍大，除了氧化溫度和保溫時(shí)間相對(duì)較恒定外，其他參數(shù)如氧氣流量，可根據(jù)金屬鎢片的不同面積在一定范圍內(nèi)有所改變，如表2所示，反應(yīng)氣壓則在0.7atm-1.3atm范圍內(nèi)都可根據(jù)不同條件進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)，易于推廣應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法包括
第一步驟，將金屬鎢片置于真空管式爐的恒溫區(qū)；
第二步驟，以8-12℃/min的升溫速率將管內(nèi)溫度升高到140-160℃時(shí)，開始通入氧氣，通氣后讓管內(nèi)壓力緩慢升高，使得在管內(nèi)溫度升高到790-810℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到0.7-1.3atm，然后在790-810℃保溫13-17min，之后將溫度自然冷卻到室溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法包括
第一步驟，將金屬鎢片置于真空管式爐的恒溫區(qū)；
第二步驟，以10℃/min的升溫速率將管內(nèi)溫度升高到150℃時(shí)，開始通入氧氣，通氣后讓管內(nèi)壓力緩慢升高，使得在管內(nèi)溫度升高到800℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到1atm，然后在800℃保溫15min，之后將溫度自然冷卻到室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法還包括在所述第一步驟之后并且在第二步驟之前，將真空管式爐抽取真空以使真空管式爐中的壓力達(dá)到2-5帕的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中所述氧氣的流量根據(jù)所放置金屬鎢片的總面積40-225cm2，設(shè)置在50-210sccm的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中在所述在第二步驟中，在所述溫度自然冷卻到室溫的同時(shí)，通過控制出氣閥的開關(guān)讓管內(nèi)氣體壓力緩慢下降，當(dāng)溫度降到約400-600℃時(shí)可完全打開出氣閥抽走管內(nèi)剩余氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法還包括
在第一步驟之前，所述金屬鎢片被切割。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，所述切割為線切割。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中所述金屬鎢片的純度為99.9％以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，所述方法還包括
在第一步驟之前，對(duì)所述金屬鎢片進(jìn)行包括機(jī)械拋光和超聲清洗的前期處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中所述金屬鎢片被置于所述真空管式爐的恒溫區(qū)中心。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中所述金屬鎢片為一個(gè)或多個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中所述金屬鎢片為多個(gè)的情況下，所述多個(gè)金屬鎢片之間留有縫隙以確保與氧的充分接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備三氧化鎢薄膜的方法，其中所述金屬鎢片還包括成卷狀的金屬鎢片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制備三氧化鎢薄膜的方法。所述方法包括第一步驟，將金屬鎢片置于真空管式爐的恒溫區(qū)；第二步驟，以8-12℃/min的升溫速率將管內(nèi)溫度升高到140-160℃時(shí)，開始通入氧氣，通氣后讓管內(nèi)壓力緩慢升高，使得在管內(nèi)溫度升高到790-810℃時(shí)，管內(nèi)壓力達(dá)到0.7atm-1.3atm，然后在790-810℃保溫13-17min，之后將溫度自然冷卻到室溫。采用本發(fā)明的方法，能夠直接氧化制備大面積的三氧化鎢薄膜且三氧化鎢薄膜的均勻性好，更重要的是制備工藝的可重復(fù)性高，便于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。而且本發(fā)明方法所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，避免了大電流的使用。
文檔編號(hào)C23C8/10GK101608293SQ20091015778
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者沈曉彥, 偉 趙, 鄭善亮 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司