KR102101645B1 - Automatic temperature-adaptive thermal-sensitive coating thin-film and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막 및 이의 제조 방법이 개시된다. 이 방법은, 기판 위에 바나듐과 텅스텐산화물을 적층하여 박막층을 형성하는 제1단계, 제1단계의 박막층에 대하여 산화공정을 진행하는 제2단계, 및 제2단계의 산화공정에서의 공정제어를 통하여 VO2 층과 텅스텐 도핑된 VO2 층이 나눠지는 적층 구조가 형성되는 제3단계를 포함하며, 상기 제1 내지 제3 단계들을 통하여 제조되는 코팅 박막은 적외선 영역의 방사율에 의한 전이 곡선이 완만해지는 것을 특징으로 한다. 상기의 방법에 의하면, 자동차 창문, 주택 창문, 적외선 차단막 등과 같이 열감지형 자동 적외선 차단 창문을 만드는 등 에너지 환경 시스템에 활용할 수 있는 효과가 있다.Disclosed are an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film and a method for manufacturing the same. In this method, the first step of forming a thin film layer by laminating vanadium and tungsten oxide on a substrate, the second step of performing an oxidation process for the first step of the thin film layer, and the process control in the second step of the oxidation process A third step in which a stacked structure in which a VO2 layer and a tungsten-doped VO2 layer are divided is formed, and the coated thin film manufactured through the first to third steps is characterized in that the transition curve due to the emissivity of the infrared region becomes slow. Is done. According to the above method, there is an effect that can be utilized in an energy environment system, such as making a thermally sensitive automatic infrared blocking window such as a car window, a house window, an infrared blocking film, and the like.

Description

자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막 및 이의 제조 방법{AUTOMATIC TEMPERATURE-ADAPTIVE THERMAL-SENSITIVE COATING THIN-FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Automatic temperature adaptive thermal sensing barrier coating thin film and its manufacturing method {AUTOMATIC TEMPERATURE-ADAPTIVE THERMAL-SENSITIVE COATING THIN-FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판 위에 이산화바나듐(vanadium dioxide, VO2) 박막층과 텅스텐 도핑된 이산화바나듐 박막층이 적층되는 구조를 이용하는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film and a method for manufacturing the same, and more specifically, an automatic temperature using a structure in which a vanadium dioxide (VO2) thin film layer and a tungsten-doped vanadium dioxide thin film layer are stacked on a substrate. An adaptive thermal sensing barrier coating thin film and a method for manufacturing the same.

최근 들어, 화석연료의 고갈에 따른 에너지 자원 개발과 활용에 많은 관심이 집중되고 있다. 특히 일상생활에서 건물 내의 냉난방비 절감을 위한 방안으로 유리창에 열선(적외선)을 선택적으로 차단 및 투과하는 스마트 유리(smart glass)에 대한 개발이 많이 진행되고 있다. Recently, much attention has been focused on the development and utilization of energy resources due to the depletion of fossil fuels. In particular, as a way to reduce heating and cooling costs in buildings in daily life, smart glass, which selectively blocks and transmits heat rays (infrared rays) to glass windows, has been developed.

이에 이산화바나듐(VO2), 이산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3), 산화니켈(NiO3) 등의 여러 산화물은 온도, 압력 등이 변화함에 따라 결정구조가 변하여 절연체 혹은 반도체에서 금속으로 상전이가 일어나는 metalinsulator transition (MIT) 특성을 가진다. 이때 상전이 구간에서는 급격한 광학적, 전기적인 특성의 변화가 나타난다. 또한, 주변 온도의 가열과 냉각에 따라 히스테리시스(hysteresis) 특성을 보여준다. 특정 온도에서 전기 저항이 102∼105 Ωcm정도 변하는 산화물 반도체를 문헌상에 임계온도저항기(CTR; critical temperature resistor)라고 보고되고 있다.Accordingly, various oxides such as vanadium dioxide (VO2), titanium dioxide (TiO2), iron oxide (Fe2O3), and nickel oxide (NiO3) change their crystal structure as temperature and pressure change, and metalinsulator in which phase transition from insulator or semiconductor to metal occurs It has transition (MIT) characteristics. At this time, in the phase transition section, sudden changes in optical and electrical characteristics appear. In addition, it shows hysteresis characteristics according to heating and cooling of the ambient temperature. Oxide semiconductors whose electrical resistance varies by about 102 to 105 ∼cm at a specific temperature are reported in the literature as critical temperature resistors (CTRs).

이에 VO2는 온도에 따른 결정 구조의 변화뿐만 아니라, 적외선을 전이온도 이내에서는 투과하고 이상에서는 반사하는 특성이 있어 유리창에 필름형태로 부착하면 건물 내 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 그렇지만, VO2의 MIT 온도는 68 ℃로 다소 높아 실생활에 적용하기에는 무리가 있다. 또한, 기존에 알려진 증착(evaporation)이나 스퍼터(sputter)를 이용한 VO2 필름의 제조 방법은 대면적 및 양산화하기에 큰 비용을 초래하는 단점을 가지고 있다. 또한, 기존에 텅스텐 도핑된 VO2는 전이온도만을 낮추는 단점이 있다.As a result, VO2 has a characteristic of not only changing the crystal structure according to the temperature, but also transmitting infrared rays within a transition temperature and reflecting above, and thus attaching the film to the glass window can maximize energy efficiency in the building. However, the MIT temperature of VO2 is 68 ° C, which is rather high, making it difficult to apply in real life. In addition, the conventional method of manufacturing a VO2 film using evaporation or sputter has a disadvantage in that it causes a large area and a large cost for mass production. In addition, the conventional tungsten doped VO2 has a disadvantage of lowering only the transition temperature.

그러므로 기존의 유리에 증착을 하게 되면 온도에 따라 적외선 방사율이 완만하게 변하면서, 외부 열감지 차단 또는 열차단이 되는 투명도 있는 유리를 만들 수 있도록 하는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막이 요구된다.Therefore, when evaporating onto existing glass, the infrared emissivity changes slowly with temperature, and there is a need for an automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film that enables transparent glass to be blocked or thermally shielded.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 종래기술로는 최근의 대한민국 등록특허공보 제10-1453821호(2013.07.04.)에서 태양전지 모듈용 온도 상승 방지 시트가 공지되어 있다.As a prior art of the present invention for solving such a problem, a temperature rise prevention sheet for a solar cell module is known from Korean Patent Registration No. 10-1453821 (2013.07.04.).

상기 종래기술은 태양전지 모듈용 온도 상승 방지 시트는 기재 일면 또는 양면에 코팅되는 것으로 바나듐 디옥사이드(VO2, Vanadium Dioxide)를 포함하는 써모크로믹층을 포함하고, 상기 써모크로믹층은 상기 바나듐 디옥사이드에 니오븀(Nb), 텅스텐(W), 불소(F), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al) 또는 탄탈륨(Ta) 중 적어도 하나 이상을 도핑시킨 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 온도 상승 방지 시트를 제공하기 위한 것이다.In the prior art, the temperature rise preventing sheet for a solar cell module is coated on one or both surfaces of a substrate, and includes a thermochromic layer including vanadium dioxide (VO2), and the thermochromic layer contains niobium on the vanadium dioxide ( Nb), tungsten (W), fluorine (F), chromium (Cr), molybdenum (Mo), aluminum (Al), or tantalum (Ta) doped with at least one or more of the temperature rise prevention for the solar module It is for providing a sheet.

그러나, 전술한 종래기술은 온도 적응형으로 자동으로 열감지를 차단하는 기능을 구비하고 있지는 못하다.However, the above-mentioned conventional technology does not have a function to automatically block the thermal sensing by adaptive temperature.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 이산화바나듐(vanadium dioxide, VO2) 층과 텅스텐 도핑된 이산화바나듐 층이 나눠지는 적층구조를 단일 산화공정을 통해 제조함으로서, 트랜지션 곡선이 완만해지는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막을 제공하는 목적이 있다.The present invention has been derived to solve the above-described conventional problems, by manufacturing a stacked structure in which a vanadium dioxide (vanadium dioxide, VO2) layer and a tungsten-doped vanadium dioxide layer are divided through a single oxidation process, the transition curve is gentle. The object of the present invention is to provide an automatic temperature adaptive thermal sensing barrier coating thin film.

또한, 본 발명의 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막을 기존의 유리에 증착을 하게 되면 온도에 따라 적외선 방사율이 완만하게 변하면서, 외부 열감지 차단 또는 열차단이 되는 투명도 있는 유리를 만들 수 있도록 하는 목적이 있다.In addition, when the automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film of the present invention is deposited on an existing glass, the infrared emissivity changes gently with temperature, so that transparent glass that blocks external heat-sensing or blocks heat can be made. There is a purpose.

또한, 본 발명에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법을 통하여 산화 시키는 온도를 400도까지 낮출 수 있어서 기존의 유리 같은 녹는점이 낮은 물질에도 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the temperature to oxidize can be lowered to 400 degrees through the method of manufacturing the automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film according to the present invention, so that it can be easily applied to materials having a low melting point such as conventional glass.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법에 있어서, 기판 위에 바나듐(V)과 텅스텐산화물(WO3)을 적층하여 박막층을 형성하는 제1단계; 상기 제1단계의 상기 박막층에 대하여 산화공정을 진행하는 제2단계 및 상기 제2단계의 상기 산화공정을 통하여 이산화바나듐(vanadium dioxide, VO2) 층과 텅스텐 도핑된 VO2 층이 나눠지는 적층 구조가 형성되는 제3단계;를 통하여 적외선 영역의 방사율에 의한 전이 곡선이 완만해지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing an automatic temperature adaptive thermal sensing barrier coating thin film, comprising: a first step of forming a thin film layer by laminating vanadium (V) and tungsten oxide (WO3) on a substrate; A layered structure in which a vanadium dioxide (VO2) layer and a tungsten-doped VO2 layer are divided through a second step of performing an oxidation process with respect to the thin film layer of the first step and the oxidation process of the second step is formed. Through the third step; characterized in that the transition curve due to the emissivity of the infrared region becomes gentle.

또한, 본 발명의 기판은 석영(쿼츠, quartz), 운모(마이카, mica) 또는 실리콘산화막(SiO2)중의 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the substrate of the present invention may be characterized by any one of quartz (quartz, quartz), mica (mica, mica) or silicon oxide film (SiO2).

또한, 본 발명의 박막층은 스퍼터링, 진공증발법 또는 화학기상증착법(CVD)중의 어느 한 방식을 이용하여 바나듐산화물과 텅스텐산화물 조성을 바꾸며 적층하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the thin film layer of the present invention may be characterized by laminating while changing the composition of vanadium oxide and tungsten oxide using any one of sputtering, vacuum evaporation, or chemical vapor deposition (CVD).

또한, 본 발명은 산화공정에서의 온도는 400도(℃) 내지 500도(℃)에서 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the present invention may be characterized in that the temperature in the oxidation process proceeds from 400 ° C (° C) to 500 ° C (° C).

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막은, 기판 상에 바나듐(V)과 금속산화물을 쌓은 박막층의 단일 산화공정을 통해 형성한 이산화바나듐(VO2) 박막층과 상기 금속산화물의 금속이 도핑된 이산화바나듐 박막층의 적층구조를 구비한다.In order to solve the above technical problem, the automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film according to another aspect of the present invention comprises vanadium dioxide (VO2) formed through a single oxidation process of a thin film layer of vanadium (V) and metal oxide on a substrate. ) A thin film layer and a stacked structure of a vanadium dioxide thin film layer doped with a metal of the metal oxide are provided.

일실시예에서, 상기 기판은 석영(쿼츠, quartz), 운모(마이카, mica) 또는 실리콘산화막(SiO2)이고, 상기 금속은 텅스텐, 몰리브덴 및 나이오븀 중 어느 하나이다.In one embodiment, the substrate is quartz (quartz, quartz), mica (mica, mica) or silicon oxide (SiO2), and the metal is any one of tungsten, molybdenum, and niobium.

본 발명에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막을 이용하면 적외선 센서에 감지되지 않으므로 군용산업에 적용하여 장비 은폐 기술에 기여할 수 있으며, 직접적인 온도 제어를 통한 은폐 기술이 아닌 방사율을 조절 하여 은폐를 하므로 더 큰 에너지 효율을 기대할 수 있는 효과가 있다.If the automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film according to the present invention is not detected by the infrared sensor, it can be applied to the military industry to contribute to the equipment concealment technology, and it controls the emissivity rather than the concealment technology through direct temperature control. Therefore, it is possible to expect greater energy efficiency.

또한, 본 발명은 자동차 창문, 주택 창문, 적외선 차단막 등과 같이 열감지형 자동 적외선 차단 창문을 만드는 등 에너지 환경 시스템에 활용할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that can be utilized in an energy environment system, such as making a heat-sensing automatic infrared blocking window, such as a car window, a house window, an infrared blocking film.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방법에서 산화공정을 통해 바나듐산화물과 텅스텐산화물 조성을 바꾸어 제조한 적층 구조를 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방법 중 산화공정을 도식적으로 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 합성된 시료 조성 분포에 대한 투과전자 현미경 사진 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막을 설명하기 위한 횡단면도이다.1 is a flow chart of a method of manufacturing an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary view showing a laminated structure prepared by changing the composition of vanadium oxide and tungsten oxide through an oxidation process in a method according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram schematically showing an oxidation process in a method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exemplary view showing transmission electron microscopy of a synthesized sample composition distribution of an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view illustrating an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to another embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and various equivalents that can replace them at the time of this application It should be understood that there may be water and variations.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법의 흐름도이다. 도 2는 도 1의 방법을 도식적으로 보여주는 예시도이다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 산화공정의 방식을 도식적으로 보여주는 예시도이다.1 is a flow chart of a method of manufacturing an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exemplary view schematically showing the method of FIG. 1. 3 is an exemplary diagram schematically showing a method of an oxidation process according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법은, 바나듐 층과 텅스텐 층을 포함한 박막층을 형성하는 제1단계(S100), 산화공정을 진행하는 제2단계(S200) 및 단일 산화공정의 결과로서 VO2 박막층과 텅스텐 도핑된 VO2 박막층이 적층된 적층 구조를 형성하는 제3단계(S300)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the method of manufacturing an automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film according to the present embodiment is a first step (S100) of forming a thin film layer including a vanadium layer and a tungsten layer, and an oxidation process is performed. The second step (S200) and a third step (S300) of forming a stacked structure in which a VO2 thin film layer and a tungsten-doped VO2 thin film layer are stacked as a result of a single oxidation process are included.

제1단계(S100)는 기판 위에 절연체-금속 전이 물질인 바나듐(V)과 텅스텐산화물(WO3)을 적층하여 박막층을 형성한다(S100). 일례로, 실리콘 등의 기판에 박막을 코팅하는 장치인 E-빔 증착기(E-Beam Evaporator)를 사용하여 박막층을 형성할 수 있다.In the first step (S100), an insulator-metal transition material vanadium (V) and tungsten oxide (WO3) are stacked on the substrate to form a thin film layer (S100). For example, a thin film layer may be formed using an E-beam evaporator, which is an apparatus for coating a thin film on a substrate such as silicon.

이때 상기 기판이란 유리의 일종으로 석영유리(Quartz glass), 합성석영(Synthetic Quartz), 실리카유리(Silica glass)에 사용되는 석영 또는 수정(쿼츠, quartz), 실리카로 불리는 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the substrate is a kind of glass, quartz or quartz (quartz, quartz) used in quartz glass, synthetic quartz, silica glass, or silicon dioxide (SiO2) called silica. It can be one.

또한, 상기 기판으로는 반도체에도 쓰이고 가전제품에도 사용되는 운모(마이카, mica)상에 상기 바나듐(V)과 텅스텐산화물(WO3)을 적층하여 박막층을 형성할 수 있다.In addition, the vanadium (V) and tungsten oxide (WO3) may be stacked on a mica (mica) used for semiconductors and household appliances as the substrate to form a thin film layer.

일반적인 증착방법에는 물리적 방식을 이용한 PVD(Physical vapor deposition)방식과 화학적 방식을 이용하는 CVD(Chemical vapor deposition)으로 나뉘는데, PVD방식은 기판위에 박막을 증착하기 위해 빔이나 가스의 흐름을 만들어내면서 물질을 증발시키거나 때리는 방식이고, CVD방식은 기체상태의 혼합물을 가열된 기판 표면에 반응시켜 생성물을 기판표면에 증착시키는 방식으로 설명된다.The general vapor deposition method is divided into physical vapor deposition (PVD) method using physical method and chemical vapor deposition (CVD) method using chemical method. PVD method evaporates a material while generating a beam or gas flow to deposit a thin film on a substrate. It is a method of striking or striking, and the CVD method is described as a method of depositing a product on a substrate surface by reacting a gaseous mixture with a heated substrate surface.

제2단계(S200)는 상기 박막층에 대하여 산화공정을 진행하는 단계이다.The second step S200 is a step of performing an oxidation process on the thin film layer.

산화공정은 열을 통한 열산화(Thermal Oxidation), 화학적기상증착산화(Chemical Vapor Deposition), 전기화학적산화(Electrochemical Oxidation) 등에서 선택되는 적어도 어느 하나 이상의 방법에 의해 박막층을 산화시켜 이산화바나듐 층(10)과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐(20) 층이 적층된 적층구조를 형성하도록 제어될 수 있다.In the oxidation process, the thin film layer is oxidized by at least one method selected from thermal oxidation through heat, chemical vapor deposition, electrochemical oxidation, and the like, vanadium dioxide layer 10 And tungsten-doped vanadium dioxide 20 layers may be controlled to form a stacked stacked structure.

예를 들면, 도 3에 도시한 바와 같이, 진공 가열 노(Furnace, 300) 내부에 바나듐산화물 층과 텅스텐산화물 층이 형성된 박막층을 배치하고, 로터리 펌프(rotary pump) 등의 펌프를 이용하여 가열 노 내부에 산소 기체(O2)를 공급하여 박막층을 산화시킬 수 있다. 이러한 열산화 방법으로서 가열 노(Furnace) 내부에 주입되는 산소 가스를 기판상에 증착된 바나듐산화물과 텅스텐산화물의 박막층에 공급함으로써, 마이카(mica), 실리콘 등의 기판 상에 원하는 적층 구조를 형성할 수 있다. 실리콘 기판은 실리콘 산화막을 포함할 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 3, a thin film layer in which a vanadium oxide layer and a tungsten oxide layer are formed is disposed inside a vacuum heating furnace (Furnace, 300), and a heating furnace is used using a pump such as a rotary pump. Oxygen gas (O 2 ) may be supplied therein to oxidize the thin film layer. As such a thermal oxidation method, oxygen gas injected into a heating furnace is supplied to a thin film layer of vanadium oxide and tungsten oxide deposited on a substrate to form a desired layered structure on a substrate such as mica or silicon. You can. The silicon substrate may include a silicon oxide film.

이때 산화공정의 온도 분위기는 400도(℃) 내지 500도(℃)인 것이 바람직하고, 산화공정의 공정 시간은 1시간 내지 5시간 범위에서 진행하는 것이 바람직하다. 산화공정의 온도 분위기를 400℃까지 낮추는 경우, 기존의 유리(glass)와 같은 녹는점이 낮은 물질을 기판을 사용할 수 있는 장점이 있다.At this time, the temperature atmosphere of the oxidation process is preferably 400 ° C (° C) to 500 ° C (° C), and the process time of the oxidation process is preferably performed in the range of 1 hour to 5 hours. When the temperature atmosphere of the oxidation process is lowered to 400 ° C., there is an advantage in that a substrate having a material having a low melting point such as glass can be used.

제3단계(S300)는 제2단계(S200)의 산화공정을 통하여 이산화바나듐(VO2) 층과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐(VO2) 층이 나누어져 적층되는 적층 구조를 형성할 수 있다.In the third step (S300), the vanadium dioxide (VO2) layer and the tungsten-doped vanadium dioxide (VO2) layer are divided and stacked through the oxidation process of the second step (S200).

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 합성된 시료 조성 분포에 대한 투과전자 현미경 사진 예시도이다.FIG. 4 is an exemplary view showing transmission electron microscopy of a synthesized sample composition distribution of an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to an embodiment of the present invention.

시료는 바나듐(V), 텅스텡(W), 산소(O) 및 실리콘(Si)을 포함한다.Samples include vanadium (V), tungsten (W), oxygen (O) and silicon (Si).

본 실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막은 기판 상에 바나듐(V)과 텅스텐옥사이드(WO3)를 증착하여 쌓은 박막층의 단일 산화공정을 통하여 VO2 박막층과 텅스텐 도핑된 VO2 박막층이 적층구조가 형성되는 것을 특징으로 하며, 이러한 적층구조에 의하여 VO2 박막의 적외선 영역의 방사율에 의한 전이곡선이 완만해지는 특성을 가질 수 있다. 적층구조는 기판 상에 배치되고 접착제(glue) 등에 의해 덮일 수 있다.In the automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to the present embodiment, the VO2 thin film layer and the tungsten-doped VO2 thin film layer are laminated through a single oxidation process of the thin film layer deposited by depositing vanadium (V) and tungsten oxide (WO3) on the substrate. It is characterized in that it is formed, it is possible to have a characteristic that the transition curve due to the emissivity of the infrared region of the VO2 thin film by the stacked structure is gentle. The layered structure can be disposed on a substrate and covered with glue or the like.

기판은 유리(glass, 200), 석영(쿼츠, quartz), 운모(마이카, mica) 또는 실리콘산화막(SiO2) 중의 어느 하나가 이용될 수 있다.As the substrate, any one of glass (200), quartz (quartz, quartz), mica (mica, mica), or silicon oxide film (SiO2) may be used.

상술에 따른 본 발명을 통해 만들어진 VO2 층과 텅스텐 도핑된 VO2 층이 나눠지는 적층 구조를 이용하면 코팅된 물체가 적외선 센서에 감지되지 않으므로 군산업에 적용하여 장비 은폐 기술에 기여할 수 있다. 직접적인 온도 제어를 통한 은폐 기술이 아닌 방사율을 조절하여 은폐를 하므로 더 큰 에너지 효율을 기대할 수 있다.If the laminated structure in which the VO2 layer and the tungsten-doped VO2 layer made through the present invention according to the above is divided is used, the coated object is not detected by the infrared sensor, so it can be applied to the military industry to contribute to equipment hiding technology. It is possible to expect greater energy efficiency because the emissivity is controlled and concealed rather than the concealment technology through direct temperature control.

또한, 열감지형 자동 적외선 차단 창문을 만드는 등 에너지 환경 시스템에 활용할 수 있고, 자동차 창문, 주택 창문, 적외선 차단 막 등 코팅을 이용해 여러 에너지 환경 제품들에 활용될 수 있다.In addition, it can be used in energy environment systems such as making thermally sensitive automatic infrared blocking windows, and can be used in various energy environmental products using coatings such as car windows, residential windows, and infrared blocking films.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막을 설명하기 위한 횡단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating an automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film according to another embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막은 기본적으로 기판 상에 바나듐(V)과 텅스텐옥사이드(WO3)를 증착하여 쌓은 박막층을 단일 산화공정을 통해 처리함으로써 이산화바나듐(VO2) 박막층과 텅스텐 도핑된 이산화바나듐 박막층의 적층구조를 형성하도록 이루어질 수 있다.The automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film according to the present embodiment basically treats the thin film layer deposited by depositing vanadium (V) and tungsten oxide (WO3) on a substrate through a single oxidation process to form a vanadium dioxide (VO2) thin film layer. It may be made to form a stacked structure of a tungsten-doped vanadium dioxide thin film layer.

전술한 박막층을 형성하는데 있어서, 스퍼터링, 진공증발법 또는 화학기상증착법을 통해 바나듐산화물과 텅스텐산화물의 조성을 변경하여 적층할 수 있다.In forming the above-described thin film layer, the composition of vanadium oxide and tungsten oxide can be changed and laminated by sputtering, vacuum evaporation, or chemical vapor deposition.

전술한 박막층을 형성하는데 있어서, 나노입자 도포법을 사용하여 바나듐-텅스템 조성이 다른 나노입자를 준비하고, 순차적으로 도포하도록 구현될 수 있다.In forming the above-described thin film layer, nanoparticles having different vanadium-tungsten compositions may be prepared by using a nanoparticle coating method and sequentially applied.

일례로, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(100) 상에 금속산화물의 일종으로 사용된 텅스텐이 2중량% 도핑된 제2 이산화바나듐 층(22), 상기 제2 이산화바나듐 층(22) 상에 위치하고 텅스텡이 1중량% 도핑된 제1 이산화바나듐 층(21), 및 상기 제1 이산화바나듐 층(21) 상에 위치하고 실질적으로 텅스텐이 도핑되지 않은 이산화바나듐 층(10)을 포함할 수 있다.As an example, as shown in FIG. 5, on the substrate 100, a second vanadium dioxide layer 22 doped with 2% by weight of tungsten used as a kind of metal oxide, on the second vanadium dioxide layer 22 And a first vanadium dioxide layer 21 doped with 1% by weight of tungsten, and a vanadium dioxide layer 10 positioned on the first vanadium dioxide layer 21 and substantially not doped with tungsten. .

한편, 전술한 실시예에서, 기판 상에 박막층을 형성하기 위해 사용되는 텅스텐(W)은 몰리브덴(molybdenum, Mo) 또는 나이오븀(niobium, Nb)으로 대체될 수 있다. 바나듐 층과 몰리브덴(Mo) 또는 나이오븀(Nb) 층의 박막층을 단일 산화공정을 통해 처리하는 경우, 이산화바나듐 박막층과 몰리브덴(Mo) 또는 나이오븀(Nb)이 도핑된 이산화바나듐 박막층의 적층구조를 형성할 수 있다. 이러한 적층구조를 사용하면, 이산화바나듐 박막층과 텅스텐이 도핑된 이산화바나듐 박막층의 적층구조와 유사한 기능 및 성능을 얻을 수 있다.Meanwhile, in the above-described embodiment, tungsten (W) used to form a thin film layer on the substrate may be replaced with molybdenum (Mo) or niobium (Nb). When the vanadium layer and the thin film layer of the molybdenum (Mo) or niobium (Nb) layer are processed through a single oxidation process, a laminated structure of the vanadium dioxide thin film layer and the molybdenum (Mo) or niobium (Nb) doped vanadium dioxide thin film layer is formed. Can form. When such a laminated structure is used, functions and performances similar to those of the vanadium dioxide thin film layer and the tungsten-doped vanadium dioxide thin film layer can be obtained.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.On the other hand, in the detailed description of the present invention, it has been specifically described with reference to preferred embodiments referenced by the accompanying drawings, but this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art pertains have various modifications. And it will be understood that other equivalent embodiments are possible. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be defined by the claims.

Claims (6)

자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법에 있어서,
기판 위에 바나듐(V)과 텅스텐산화물(WO3)을 적층하여 박막층을 형성하는 제1단계;
상기 제1단계의 상기 박막층에 대하여 산화공정을 진행하는 제2단계; 및
상기 제2단계의 상기 산화공정을 통하여 이산화바나듐(VO2) 층과 텅스텐 도핑된 이산화바나듐 층이 나눠지는 적층 구조가 형성되는 제3단계를 포함하고,
상기 제1 내지 제3 단계들을 통하여 제조되는 코팅 박막은 적외선 영역의 방사율에 의한 전이 곡선이 완만해지는 것을 특징으로 하는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법.In the manufacturing method of the automatic temperature-adaptive thermal sensing barrier coating thin film,
A first step of forming a thin film layer by laminating vanadium (V) and tungsten oxide (WO3) on the substrate;
A second step of performing an oxidation process on the thin film layer of the first step; And
And a third step in which a layered structure in which a vanadium dioxide (VO2) layer and a tungsten-doped vanadium dioxide layer are divided is formed through the oxidation process in the second step.
A method of manufacturing an automatic temperature-adaptive heat-sensing barrier coating thin film, wherein the coating thin film manufactured through the first to third steps has a slow transition curve due to emissivity in the infrared region. 제1 항에 있어서,
상기 제1단계의 기판은 석영(쿼츠, quartz), 운모(마이카, mica) 또는 실리콘산화막(SiO2) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법.According to claim 1,
The first step of the substrate is quartz (quartz, quartz), mica (mica, mica) or silicon oxide film (SiO2) any one of the automatic temperature-adaptive method of manufacturing a heat-sensitive barrier coating thin film. 제1 항에 있어서,
상기 제2단계에서 상기 박막층은 스퍼터링, 진공증발법 및 화학기상증착법(CVD) 중 어느 한 방식을 이용하여 바나듐산화물과 텅스텐산화물 조성을 바꾸며 적층되는 것을 특징으로 하는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법.According to claim 1,
In the second step, the thin film layer is laminated by changing the composition of vanadium oxide and tungsten oxide using any one of sputtering, vacuum evaporation, and chemical vapor deposition (CVD) methods. Manufacturing method. 제1 항에 있어서,
상기 제2단계의 산화공정에서의 온도 분위기는 400도(℃) 내지 500도(℃)인 것을 특징으로 하는 자동 온도 적응형 열감지 차단 코팅 박막의 제조 방법.According to claim 1,
The temperature atmosphere in the oxidation process of the second step is 400 ° C (° C) to 500 ° C (° C). 삭제delete 삭제delete
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