化学气相沉积(CVD)是利用气体原料在气相中通过化学反应形成并经过成核、生长两个阶段合成薄膜、粒子、晶须等固体材料的工艺过程。CVD技术有多种，如快热CVD、等离子体增强CVD、低压CVD等。采用CVD制备WO3薄膜也是一种常用的方法。Maruyama等用W(CO)6作为原料，加热到60～100 ℃，产生蒸气，再用载气N2将产生的蒸气以300cm3/min的流速载入，W(CO)6在反应室中分解，可使WO3沉积到基底上。后来Ma-ruyama又采用P-CVD(photo-CVD)方法对化学气相沉积进行了改进，在沉积过程中加入一低压汞灯，增加了WO3沉积率并提高了薄膜质量。化学气相沉积法具有多功能、工艺可控、过程连续且产品纯度高等特点，但成本高，规模扩大困难，不适合薄膜的工业化制备。

 

 

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目前制备WO3 薄膜的方法有:蒸发法、溅射法、溶胶-凝胶法、电子束蒸发法、化学蒸气沉

积法、阳极氧化法、电沉积法、脉冲准分子激光沉积法、离子镀法等。由于其中有的方法技术复杂、工艺条件苛刻，因此其应用受到限制。目前使用较多的是蒸发法、磁控溅射法、溶胶-凝胶法等。其中溅射法具有稳定、方便、快速、薄膜均匀等特点，蒸发法也具有快速、稳定、薄膜纯度高的优点，但都存在仪器庞大、成本昂贵的问题，所以小型实验室多采用仪器简单、成本低、易大面积成膜的溶胶-凝胶法。

 

真空蒸发法的原理是在高真空条件和不同气氛(高纯惰性气体)中，对WO3进行加热蒸发，依靠气态WO3在惰性气体介质中冷凝形成微粒薄膜。Benjamin等采用此法成功研制成了WO3薄膜，基本过程为:在真空室中(～1.33×10-3Pa)加热WO3粉末，蒸气在基片上冷凝，即得WO3薄膜。薄膜的厚度及成膜速率可以通过膜厚监控仪监控。利用真空法制备WO3薄膜，加热源也发展为电弧加热、电子束加热、激光束加热等，其中电子束蒸发制备WO3薄膜得到了较好的发展。真空蒸发法制备的薄膜纯度高、颗粒分散性好，通过改变、控制气氛压力和温度，可制得颗粒尺寸不同的纳米薄膜。但该法成本高，不适宜制备大面积的薄膜。

 

 

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溅射法是用高能量惰性气体离子轰击固体表面(靶)，使固体原子(或分子)从表面射出，并沉积到衬底或工件表面形成薄膜的方法，属于物理气相沉积的一种。溅射法又分为直流溅射、射频溅射、磁控溅射、反应溅射、中频溅射与脉冲溅射、偏压溅射、离子束溅射等。其中磁控溅射技术因具有沉积速度较高、工作气体压力较低等特点而应用最为广泛。AMonteiro等采用直流磁控反应溅射法在ITO玻璃衬底上沉积了WO3 薄膜，膜厚为360～570nm，是通过溅射出来的钨原子与氧气反应沉积而成的，研究表明该薄膜的光学特性与薄膜中的氧空位有很大关系。KAguir等采用交流磁控反应溅射法在SiO2/Si 衬底上沉积WO3 薄膜，金属钨作为靶，混合气体为氧气和氩气，薄膜厚度约为50nm，在400 ℃温度下进行退火处理，用于制作O3气体传感器，研究表明该薄膜在一定温度下对O3非常灵敏。AAAkl 等以钨作靶材，ITO玻璃作为衬底，气体为氧气和氩气的混合气体，氧气和氩气的分压分别为30%和70%，为了得到不同形态的薄膜，采用对衬底加热和不加热两种实验，最后得到无定形薄膜和晶体形态的薄膜，在无定形薄膜中发现有晶体颗粒的存在，且随着衬底温度的升高，晶体颗粒数量的增加要比其尺寸的增大更快一些，同时薄膜的电导率与薄膜成分中的氧含量有着密切关系。

 

用溅射法制备纳米薄膜材料有以下优点:(1)可制备多种金属包括高熔点和低熔点金属的纳米薄膜;(2)能制备多组元的化合物纳米薄膜材料;(3)制备参数易控制、粒径较均匀。但是该法的成本较高，不适宜大面积制备薄膜。

 

 

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纳米微粒是指粒度介于1～100nm之间的粒子。纳米微粒区别于宏观物体结构的特点是它具有较大的比表面积，并且表面原子数、表面能和表面张力随粒径的减小而急剧增加。由于表面原子数的增多，原子配位不满以及高的表面能，导致了纳米微粒表面存在许多缺陷。纳米微粒的这种结构特征使其表现出体积效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应，从而在磁性材料、电子材料、光子材料、高致密材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面具有广泛的应用前景。纳米料材料已成为当今乃至21世纪材料领域最富有吸引力的热门研究课题之一。

 

近年来，纳米薄膜的制备技术得到了不断发展。纳米薄膜由于具有特殊的光、电、磁等性能而越来越受到人们的重视，特别是作为光学材料的研究发展很快。WO3是典型的电致变色材料，具有高的变色效率和相对较低的价格，一直以来是人们首选的无机电致变色化合物。Deb最早报道了WO3薄膜的电致变色特性并对其变色机理作了解释。许多研究工作表明，WO3薄膜尤其是非晶态氧化钨薄膜有着广阔的应用前景，可制备各种电致变色装置和灵巧调光窗(智能窗)，实现对太阳光的智能调控，改善生存环境，节约能源。

 

WO3不仅是典型的电致变色材料，也是一种常用的气敏材料，具有气致变色特性。随着对环境保护意识的增强，人们已相继开发出了各种各样的气体传感器。WO3作为一种高灵敏度气敏材料，特别是作为氧化氮、硫化氢、氨气、氢气等的气敏材料的应用，近年来受到材料科学者的普遍关注。

 

 

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