稀土元素Gd、Y摻雜對(duì)氧化釩薄膜結(jié)構(gòu)與性能的影響.pdf

1、氧化釩作為一種具有典型半導(dǎo)體-金屬相變特性的半導(dǎo)體材料，一直以來(lái)都備受關(guān)注。二氧化釩的相變溫度約68℃，最接近室溫，相變過(guò)程中伴隨著光電性能的突變，使其在智能窗、光電開(kāi)關(guān)、光學(xué)存儲(chǔ)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)不同的應(yīng)用，對(duì)二氧化釩薄膜相變特性要求有所不同，因此，二氧化釩薄膜相變性能的調(diào)控已成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本文利用磁控濺射的方法制備摻雜稀土元素的氧化釩薄膜，并借助四探針測(cè)試儀、X射線衍射（XRD）、Raman譜分析、掃描電子顯微鏡

2、（SEM）、X射線電子能譜（XPS）等分析表征手段，系統(tǒng)地研究了稀土元素?fù)诫s、基片溫度對(duì)氧化釩薄膜相變特性及成分、形貌、結(jié)構(gòu)等的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究了稀土元素釓（Gd）摻雜對(duì)二氧化釩薄膜相變特性及微結(jié)構(gòu)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：摻Gd降低了薄膜的相變溫度和滯回寬度，相變溫度從 VGd-0的65.4℃降低為 VGd-9的54.5℃，而滯回寬度則從13.1℃降低為6.3℃，減弱了薄膜的相變特性。當(dāng)摻Gd量達(dá)到4.1at％

3、，薄膜表現(xiàn)出金屬特性，相變特性完全消失。摻Gd對(duì)薄膜的晶粒尺度具有抑制作用，晶粒尺度隨著摻Gd量的增加而不斷減小。Gd元素在薄膜中以Gd3+的形式存在，摻Gd不會(huì)改變薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，薄膜仍由單斜相的多晶VO2構(gòu)成，即使當(dāng)摻Gd量達(dá)到4.1at%，薄膜呈現(xiàn)金屬特性，薄膜中也沒(méi)有出現(xiàn)四方相VO2，這使得薄膜出現(xiàn)了一種具有單斜相結(jié)構(gòu)的金屬化效果。⑵在摻Gd氧化釩薄膜相變特性研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了基片溫度對(duì)摻Gd氧化釩薄膜相變特性及微結(jié)構(gòu)的

4、影響。基片溫度對(duì)摻Gd氧化釩薄膜的微結(jié)構(gòu)與相變特性有顯著的影響，基片溫度升高沒(méi)有改變摻 Gd氧化釩薄膜的晶體結(jié)構(gòu)，薄膜仍是單斜相多晶VO2。但基片溫度的升高顯著增強(qiáng)了Gd元素對(duì)薄膜相變特性和晶粒尺度的抑制作用。⑶研究了基片溫度對(duì)摻Y(jié)氧化釩薄膜的相變特性及微結(jié)構(gòu)的影響。摻 Y氧化釩薄膜對(duì)基片溫度表現(xiàn)出很強(qiáng)的依賴性，當(dāng)基片溫度較低為50℃時(shí)，薄膜中檢測(cè)到兩種不同單斜相VO2（P21/c和 C2/m）的晶體結(jié)構(gòu)，薄膜幾乎不存在相變特性?；瑴?/p>