【摘要】：二氧化釩(VO_2)由于其在熱、電、光等觸發(fā)條件下的金屬-絕緣體轉(zhuǎn)變(metal-to-insulator,MIT)而在過去幾十年中得到了廣泛的研究。MIT伴隨著電學和光學特性的突然的和大的變化,這使得VO_2成為電學、光學開關(guān)和調(diào)制應用的有巨大前途的材料。我們可以使用諸如熱、光、電的外部激發(fā)來控制氧化釩膜的相變,使得VO_2膜對遠紅外光呈現(xiàn)透射和不透射狀態(tài),實現(xiàn)對遠紅外光波的調(diào)制。為了促成VO_2薄膜在遠紅外波段調(diào)制器件上的應用,VO_2薄膜應滿足以下三個方面的性能要求:(1)絕緣狀態(tài)具有高的遠紅外線透射率;(2)較大的遠紅外調(diào)制幅度;(3)較窄的滯回寬度。在滿足這三個條件的前提下,可以使器件具有好的穩(wěn)定性和可靠性、高的響應率和效率。與熱致相變驅(qū)動的調(diào)制器件相比,電致相變驅(qū)動的調(diào)制器件能夠與高速電子系統(tǒng)更好的兼容,研究VO_2薄膜的電致相變特性也很重要。本論文在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎上,為了制備良好遠紅外調(diào)制性能的VO_2薄膜,做了以下的工作:(1)使用原子層沉積技術(shù)(Atomic layer deposition,ALD)在高阻Si襯底上制備了氧化鋁(Al_2O_3)薄膜作為生長VO_2薄膜的緩沖層,Al_2O_3緩沖層的引入對氧化釩膜的熱致相變特性有很大影響。實驗結(jié)果表明:在Al_2O_3緩沖層厚度為40nm,VO_2薄膜厚度為300nm時,與300nm厚無緩沖層的VO_2薄膜相比,390 cm~(-1)處的調(diào)制幅度由51.2%提升到71.3%,在280 cm~(-1)處的調(diào)至幅度由18.0%提升到40.2%,而熱滯回線寬度從18.5~oC降至11.8~oC,增強了VO_2薄膜的相變特性。(2)深入研究Al_2O_3緩沖層對于VO_2薄膜的影響,研究了不同厚度Al_2O_3緩沖層對于VO_2薄膜的影響以及相同緩沖層厚度條件下不同VO_2薄膜厚度對于相變特性的影響。實驗結(jié)果表明,Al_2O_3緩沖層厚度越厚,對VO_2薄膜相變性能的優(yōu)化越明顯,而相同厚度Al_2O_3緩沖層條件下,且VO_2薄膜厚度在一定區(qū)間內(nèi)時,厚度越薄,其相變性能越好,表明緩沖層對于VO_2薄膜的優(yōu)化隨著薄膜厚度的增加而減弱。(3)在ITO導電玻璃上制備VO_2薄膜,以ITO為底電極,研究VO_2薄膜在垂直方向上的電致相變特性。實驗結(jié)果表明,VO_2薄膜的厚度影響著其電致相變的性能,同時其電致相變性能的變化趨勢與其熱致相變性能及結(jié)晶情況密切相關(guān)。
【圖文】：

第一章 緒論言致變色材料是指一種特殊的、光學性質(zhì)隨著溫度發(fā)生變化而變化的度的升高或降低到達一定的值，該材料的光譜透過率發(fā)生變化通常的變化。這樣具有可逆的、記憶性的特殊材料廣泛應用于電子信息、域。而在這些材料中，無機氧化物二氧化釩(VO2)因其優(yōu)秀的熱l-to-insulator，MIT）特性成為了它們當中的翹楚。為 5 族元素，釩在自然界中有著多種氧化物，如 V2O3、VO2、V2O5見的釩氧化物中，釩的價態(tài)分布在+2 到+5 之間[2]，如圖 1-1 所示；的氧化釩也有許多不同的結(jié)構(gòu); 氧化釩通常由兩相或更多相組成。而物中大多都具有熱致 MIT 特性：即隨溫度的升降，釩氧化物的電導等物理性質(zhì)會在達到某個溫度時發(fā)生劇烈變化，該溫度點即為相變溫化釩(VO2)由于其接近室溫的相變溫度(68°C)而在過去幾十年中得到[3]。

子有更多的機會碰撞氬氣原子，這導致更多的氬原子被到改善、成膜速率得到提高。所采用的直流磁控濺射儀器為沈陽市高真空應用技術(shù)位高真空磁控濺射裝置，其簡要示意圖如圖 2-1 所示。法主要分為兩步：膜：分別通過機械真空泵和分子泵來使反應真空腔達到 2.0×10-3Pa 時，開啟溫控系統(tǒng)使基片加熱到預定溫度，，到真空度降低到 1.9×10-3Pa 時，通入高純度工作氣體控制電源，開始預濺射反應器內(nèi)的釩靶，以此來去除其預濺射 30min 過后，打開另一個氣體控制器以通入高使之與之前通入的氬氣穩(wěn)定在一個特定的比例。等到濺架上的擋板，并將所需的氧化釩膜沉積在襯底上�；穑涸谏弦徊綖R射完成之后，樣品保留在原反應室內(nèi)，度，然后通入預定好流量的反應氣體高純氧氣，以完成退火。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.2;TQ135.11

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

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2 康曉春;趙穎;王胤博;楊修春;;二氧化釩制備與應用的新進展[J];材料導報;2008年S3期

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相關(guān)博士學位論文 前3條

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2 羅振飛;氧化釩薄膜的制備及其電學、光學特性研究[D];電子科技大學;2012年

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本文編號：2589087