【摘要】：釩氧化物的相變特性于半個世紀前被貝爾實驗室的研究人員所發(fā)現(xiàn)。在這些釩氧化物中，二氧化釩(VO2)在68℃附近會發(fā)生可逆的一級金屬-絕緣相變，其電學、光學、磁學等特性發(fā)生極大變化。因此其被廣泛研究應用于太赫茲器件、光電開關、相變存儲器、智能窗、微熱輻射熱計等領域中。 二氧化釩薄膜材料由于制備方法不同，其相變性能諸如相變溫度、幅度、熱致寬度、THz透射比會有很大的變化。加之制備純度高的VO2薄膜較為困難，一般都會形成混有V3+、V5+等釩氧化物的氧化釩(VOx)薄膜。為了使VOx薄膜具有更好的性能，通常會設法提高薄膜中VO2的含量以及改善薄膜的結(jié)晶狀態(tài)。 本文利用磁控濺射附加快速熱處理方法(RTP)在R面藍寶石基底上制備VOx薄膜，并利用四探針設備和太赫茲時域頻譜系統(tǒng)(THz-TDS)研究了所制備薄膜相變過程中的電學和太赫茲波段的光學特性。利用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)和原子力顯微鏡(AFM)對薄膜的結(jié)晶結(jié)構、組成成分和表面形貌進行分析。 實驗結(jié)果表明，厚度為70nm的金屬釩薄膜在純氧氣氛中進行熱處理后，隨著熱處理溫度的提高或熱處理時間的增加，VOx薄膜的價態(tài)升高，常溫下薄膜方塊電阻和THz透過率變大，同時薄膜表面顆粒發(fā)生團聚而不斷增大，表面粗糙度增加。其中在純氧氣環(huán)境下以450℃/60s退火后形成的VOx薄膜相變性能最佳，薄膜方塊電阻相變后降低2.2個數(shù)量級，THz透射幅值在熱激勵和光激勵下分別降低18%和14%。進行氮氣450℃/40s熱處理改性后，，薄膜的結(jié)晶性提高，化學組分更加接近VO2，薄膜變得更加平整。薄膜方塊電阻相變前后變化接近3個數(shù)量級，熱致寬度僅有2℃，THz透射幅值在熱激勵和光激勵下分別降低64%和60%。
[Abstract]:The phase transition properties of vanadium oxides were discovered by Bell Labs researchers half a century ago. Among these vanadium oxides, vanadium oxide (VO2) has reversible first order metal-insulating phase transition at 68 鈩

本文編號：2235807