VO₂是目前极具发展前景和实用价值的热致变色材料^[1]，是一种具有金属－绝缘体转变(MIT)特性的功能材料。VO₂单晶在68℃时由高温金属相转变成低温绝缘相，相变时，VO₂由单斜晶相变成四方金红石相，V-V金属键变为V-V共价键^[2,3]，材料对红外光的反射率会发生较大变化，所以该材料是用于智能窗调节太阳光的理想材料。VO₂薄膜的生长方法有磁控溅射、化学气相沉积、溶液凝胶、离子注入和脉冲激光烧蚀（PLD）^[4-7]。由于钒的氧化物非常复杂，晶化程度、取向生长、颗粒大小、价态、纯度、化学计量配比等调控难度高，导致这些方法生长的VO₂薄膜的结构和性能差异很大，一些热致变色特性明显的VO₂薄膜普遍比较厚，热滞宽度比较宽，可见光透光性较差，红外线调节能力较差，相变温度偏高^[8-11]。

VO₂因其低温相变导致的光学性能变化而成为一种用于智能窗调节太阳光的理想材料，但是VO₂有着三大不足之处，限制了其在智能窗中的进一步应用。第一，VO₂的可见光透过率较低，这将会影响智能窗的采光能力，降低了智能窗的应用领域；第二，VO₂的红外线调节能力低，使智能窗调节温度的能力降低，难以做到室内冬暖夏凉；第三，VO₂的相变温度（68 ℃）还是高于室温，使智能窗难以应用到日常生活中。为将VO₂能进一步应用于智能节能材料中, 必须同时克服VO₂的这三个缺点。

研究表明，掺杂可以在一定程度上降低VO₂的相变温度，W⁶ ，Mo⁶ ，Nb⁵ ，Zn² 这些半径较大的阳离子可以使VO₂的费米能级上移，能带变窄，能在一定程度上降低VO₂的相变温度^[11-13]。虽然掺杂能降低VO₂的相变温度，但掺杂也会使得VO₂在半导体相时形成区域性能级，该能级上的电子容易吸收不同波段光子的能量，然后跃迁至导带形成离域电子，最终导致薄膜的可见光透过率降低，也降低了薄膜的红外线调节能力^[14]。

为了在降低VO₂的相变温度的基础上提高其可见光透过率和红外线调节能力，可以采用复合薄膜的方法。国外Chiu和Kato小组报道显示VO₂/ZnO复合薄膜比单层VO₂薄膜的电学调制特性更加明显,电阻率热滞收窄4 ℃，但其相变温度约70 ℃，还是高于室温，限制了其在节能玻璃薄膜中的进一步应用^[15,16]。国内有研究发现：采用纳米结构与复合结构相结合的实验新方案，在制备的高（002）取向ZnO异质层上，通过低温溅射沉积技术和热氧化处理工艺，优化VO₂的结晶状态和组分，设法进一步减少薄膜厚度和晶粒尺寸，以获得高质量超薄VO₂膜层，可以使VO₂/ZnO复合薄膜比单层VO₂薄膜有较低的相变温度，同时又具有较好的可见光透过率和红外光调节能力^[17,18]。

本课题采用溶液法将VO₂原位生长在ZnO纳米颗粒上，通过调节生长时间和温度等因素来调控VO₂与ZnO的异质界面结构，然后将该复合物与PVP混合，旋涂于玻璃表面使其成膜，利用异质界面产生的应力来降低该复合薄膜的相变温度，从而改善其热致变色性能。并采用XRD、FE-SEM、TG-DSC、EDS、XPS等测试技术对VO₂/ZnO/VO₂复合薄膜的物相、显微结构进行表征，同时对其热致变色性能进行测试。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以ZnO纳米颗粒为主体，在其表面生长VO₂，制成VO₂/ZnO/VO₂复合颗粒，然后将该复合颗粒与PVP混合，旋涂于玻璃表面使其成膜；

材料表征：采用XRD、FE-SEM、TG-DSC、EDS、XPS等测试技术对VO₂/ZnO/VO₂复合薄膜的物相、显微结构进行表征，同时对其热致变色性能进行测试。