氧化釩薄膜的快速熱氧化法制備工藝與相變特性研究.pdf

1、二氧化釩(VO2)薄膜材料在68℃附近會(huì)發(fā)生由半導(dǎo)體相向金屬相的可逆相變,主要體現(xiàn)在相變前后其電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)(太赫茲THz波段)等特性的變化。這便使其在光器件、存儲(chǔ)領(lǐng)域、智能窗等方面有著廣泛前景,所以如何制備出性能優(yōu)良的VO2薄膜一直是學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　傳統(tǒng)的反應(yīng)濺射法制備氧化釩(VOx)薄膜,為了達(dá)到更好的相變效果,一般情況下都要經(jīng)過熱處理。由于Ar和O2壓強(qiáng)比不易控制,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性和可重復(fù)性較差,常規(guī)熱處理工藝也使得薄

2、膜制備周期較長(zhǎng)。本文首先利用磁控濺射法在Si基底上制備純金屬釩(V)膜,然后結(jié)合快速熱處理工藝(RTP)熱氧化金屬V膜來獲得VOx薄膜。這種工藝優(yōu)點(diǎn)在于不僅將熱處理與熱氧化合二為一,并且采用快速熱處理工藝,將整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期大大縮短,同時(shí)又省去了不易控制的調(diào)節(jié)Ar和O2壓強(qiáng)比,使得整個(gè)工藝簡(jiǎn)潔、快速、可控性好。
　　對(duì)所制備的VOx薄膜,利用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)和掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)其結(jié)晶結(jié)構(gòu)、薄膜

3、中V的價(jià)態(tài)與組分及表面微觀形貌進(jìn)行分析,應(yīng)用四探針測(cè)試方法和太赫茲時(shí)域頻譜技術(shù)(THz-TDS)對(duì)樣品的電學(xué)和光學(xué)特性進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:在一定范圍的快速熱處理保溫溫度和保溫時(shí)間下,都可以制備出具有熱致相變特性的VOx薄膜,相變前后薄膜的方塊電阻變化超過兩個(gè)數(shù)量級(jí),薄膜成分主要由V2O5和VO2混合組成。對(duì)于不同厚度的薄膜,濺射金屬釩的時(shí)間在20min-40min范圍內(nèi)所得到的熱致相變性能最佳。對(duì)于濺射金屬V膜時(shí)間在20min的薄膜,5