有機(jī)SOL-GEL法制備摻雜氧化釩薄膜及其電學(xué)性能研究.pdf

1、二氧化釩薄膜是一種新型熱敏功能材料，這種材料的顯著特點(diǎn)是，伴隨溫度上升，當(dāng)溫度提高到大約68℃，將從畸變金紅石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆浇鸺t石結(jié)構(gòu)，即從半導(dǎo)體態(tài)轉(zhuǎn)為金屬態(tài)。這樣的轉(zhuǎn)變帶來(lái)了電阻率和紅外光透過(guò)率這些性質(zhì)的改變，由于二氧化釩薄膜的這種特殊的性質(zhì)，這種材料在光信息存儲(chǔ)、光電開(kāi)關(guān)和智能窗這些方面，有非常廣闊的應(yīng)用價(jià)值。另外，研究也發(fā)現(xiàn)，如果把微量的其他元素以雜質(zhì)的形式注入二氧化釩薄膜中，可以導(dǎo)致發(fā)生相變的溫度點(diǎn)改變，特別的是，當(dāng)摻入少量的高

2、價(jià)態(tài)雜質(zhì)元素時(shí)，薄膜的相變溫度降低。
　　 針對(duì)氧化釩薄膜的研究發(fā)展動(dòng)向和實(shí)踐的需要，本論文以摻雜為研究重點(diǎn)，分別摻入了兩種金屬雜質(zhì)離子：Mo6+以及W6+，研究了摻雜對(duì)VOx薄膜電學(xué)性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。主要工作如下：
　　 首先利用有機(jī)sol-gel法分別制備了同為6價(jià)態(tài)的摻鉬和摻鎢的VOx薄膜，利用四探針測(cè)試儀及橢偏儀等分別測(cè)量所制備薄膜樣品的方阻和厚度。通過(guò)改變摻雜濃度，測(cè)定了在不同摻雜濃度下VOx薄膜的

3、電阻—溫度關(guān)系曲線，并且分析了摻雜濃度、膜厚等因素對(duì)薄膜方阻以及薄膜均勻性的影響。結(jié)果表明，Mo原子和W原子摻雜均可有效地降低氧化釩薄膜室溫方阻，并且提高薄膜的室溫TCR。但是W原子摻雜比Mo原子摻雜能更有效地提高薄膜這兩方面的電學(xué)性能。研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Mo元素?fù)诫s濃度增加到10％，W元素?fù)诫s濃度增加到5％，薄膜方阻增加，TCR卻反而降低，即出現(xiàn)重?fù)诫s的問(wèn)題。另外，研究發(fā)現(xiàn)，和未摻雜的情況相比，兩種摻雜的薄膜電阻均勻性較好，說(shuō)明摻雜對(duì)薄膜

4、的均勻性均有一定改善作用。
　　 其次，分別對(duì)兩種摻雜氧化釩薄膜成分進(jìn)行了XPS微觀分析。實(shí)驗(yàn)表明，薄膜中的雜質(zhì)元素是以Mo6+和W6+的形式存在，均未在制備過(guò)程中參與化學(xué)反應(yīng)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，摻入雜質(zhì)取代了氧化釩的部分V4+，兩種雜質(zhì)的摻入有利于提高V5+到V4+的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而使得釩離子的平均價(jià)態(tài)降低。同時(shí)比較了兩種摻雜元素氧化釩薄膜的XPS窄程掃描圖，在此基礎(chǔ)上從微觀角度分析了摻雜的不同對(duì)氧化釩薄膜的影響。
　　 論文