氧化釩薄膜微結(jié)構(gòu)表征與調(diào)控.pdf

1、過渡金屬釩與氧結(jié)合可以形成多種價態(tài)的氧化物，在光學(xué)和電學(xué)方面展現(xiàn)出獨特和優(yōu)異的性質(zhì)，是目前國內(nèi)外的研究熱點。氧化釩薄膜在光電開關(guān)、光學(xué)存儲介質(zhì)和紅外探測器方面有較高的應(yīng)用價值和良好的發(fā)展前景。
　　本課題實驗采用了直流反應(yīng)磁控濺射的方法，以K9實驗玻璃為襯底制備了金屬釩薄膜、氧化釩薄膜、摻Y(jié)氧化釩薄膜、摻Ti氧化釩薄膜和W/Ti共摻雜氧化釩薄膜。本文探索了反應(yīng)磁控濺射方法制備金屬薄膜、非摻雜和摻雜氧化釩薄膜的工藝條件，重點對制備的

2、薄膜進(jìn)行了相關(guān)的測試與表征分析，如：電阻溫度關(guān)系、掃描電子顯微鏡、交流阻抗譜、X射線衍射譜、X射線光電子能譜等。
　　通過實驗研究，本文得出了氧化釩薄膜的最佳制備工藝，即氧氬比為100:4，濺射電流為0.32A，基片溫度為100℃。這樣的工藝條件下制備的氧化釩薄膜在60~70℃范圍內(nèi)出現(xiàn)相變特性，具有2~3個相變數(shù)量級。實驗制備不同基片溫度的氧化釩薄膜，通過交流阻抗譜分析研究表明，隨著基片溫度升高，薄膜的晶粒尺寸變大，晶粒阻值貢獻(xiàn)

3、度增大。實驗制備了金屬釩薄膜，對其進(jìn)行高溫退火處理，大氣環(huán)境下450℃高溫退火1.5h，獲得了較高電阻溫度系數(shù)(TCR)的氧化釩薄膜，并對薄膜進(jìn)行了X射線衍射譜表征分析。
　　研究表明，實驗制備的二氧化釩薄膜在68℃左右發(fā)生相變，相變前后薄膜的電學(xué)和光學(xué)性能都反生劇烈變化。當(dāng)最佳工藝條件不變時，在氧化釩薄膜制備過程中摻雜Y、Ti等元素，薄膜的結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能發(fā)生明顯變化。摻入Y元素，由XPS分析得出隨Y元素的摻入薄膜中O元素和V元素