本文關(guān)鍵詞：二氧化釩薄膜晶體結(jié)構(gòu)的同步輻射研究　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：VO2材料因?yàn)閮?yōu)越的電學(xué)、光學(xué)突變性質(zhì),成為人們關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。當(dāng)溫度從低溫升值68℃時(shí),VO2材料會(huì)發(fā)生金屬絕緣體轉(zhuǎn)變MIT,電阻值突然下降的量級(jí)可以達(dá)到105,光學(xué)透過率、吸收率等性質(zhì)也有較大程度的突變。通常,VO2還存在一個(gè)伴隨著MIT的單斜相(M1相)到四方金紅石相(R相)的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變SPT,但是這個(gè)晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是否為VO2材料發(fā)生MIT的必要條件至今還沒有明確定論。VO2材料的應(yīng)用十分廣泛,尤其是VO2薄膜,可應(yīng)用于智能窗戶、存儲(chǔ)器、光電開關(guān)器件,紅外探測器等許多方面。最近,隨著對(duì)VO2外延膜的界面應(yīng)力研究的日益深入,人們發(fā)現(xiàn)通過調(diào)控VO2外延膜的界面應(yīng)力可以有效地改變VO2外延膜的性質(zhì),包括相變溫度、突變量級(jí)等。然而,調(diào)控VO2外延膜的界面應(yīng)力對(duì)伴隨MIT的晶體結(jié)構(gòu)演化過程的作用和影響還不是很清晰,這使得充分理解和應(yīng)用VO2的界面調(diào)控機(jī)制變得十分困難。在本論文中,我們?cè)赥iO2(001)單晶襯底上制備了VO2外延厚膜,并且系統(tǒng)地研究了VO2外延膜樣品從室溫到100℃范圍內(nèi)的晶體結(jié)構(gòu)類型問題和晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變問題。本論文分為四個(gè)部分：第一章是相關(guān)背景知識(shí)的介紹；第二章主要敘述了樣品制備和樣品表征的原理、設(shè)備及參數(shù)選擇；第三章介紹了表征實(shí)驗(yàn)操作過程,并系統(tǒng)地分析了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),說明了實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論；第四章對(duì)本論文的內(nèi)容進(jìn)行簡要總結(jié),并提出一些展望。第一章介紹了VO2的相關(guān)背景知識(shí)、應(yīng)用領(lǐng)域以及VO2薄膜的結(jié)構(gòu)物性和研究進(jìn)展。首先介紹了幾種釩的氧化物的性質(zhì)和用途以及最受關(guān)注的VO2材料的光、電突變性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)相變性質(zhì),然后是VO2材料MIT的機(jī)理解釋以及主要應(yīng)用前景,最后介紹了幾種VO2薄膜的制備方法以及VO2薄膜的結(jié)構(gòu)物性和外延應(yīng)力的調(diào)控。第二章介紹了利用磁控濺射制備VO2/TiO2(001)外延膜樣品的原理、設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室制備過程中對(duì)影響薄膜質(zhì)量的幾個(gè)參數(shù)的選擇。另外,本章還介紹了表征VO2外延厚膜樣品隨溫度變化的電學(xué)性質(zhì)和晶體結(jié)構(gòu)特征的方法、原理、設(shè)備和實(shí)驗(yàn)操作等,用到的表征方法包括溫度--電阻測量,X射線衍射θ-2θ線掃以及X射線衍射倒易空間Mapping (RSM)技術(shù)。第三章是對(duì)VO2/TiO2(001)外延厚膜的表征實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果的分析和結(jié)論。通過分析變溫X射線衍射θ-2θ掃描圖和電阻—溫度曲線,我們發(fā)現(xiàn)在VO2/TiO2外延厚膜中存在著一個(gè)伴隨MIT的晶體結(jié)構(gòu)相變過程,并且在這一過程中始終保持兩相共存,相互擠壓競爭的狀態(tài)。另外,室溫下的RSM實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,VO2/TiO2外延厚膜低溫相是類四方相而不是以往所認(rèn)為的單斜相或是被拉伸的四方金紅石相,說明在VO2/TiO2外延厚膜中伴隨MIT的是一個(gè)類四方相到四方金紅石相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程。這一發(fā)現(xiàn)暗示了單斜相到四方金紅石相的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變并不是VO2發(fā)生MIT的必要條件。此外,我們還分析了有關(guān)類四方相和四方金紅石相在相互轉(zhuǎn)變過程中的共存演化機(jī)制等細(xì)節(jié)問題。這些發(fā)現(xiàn)不僅從結(jié)構(gòu)的角度為解釋VO2的MIT機(jī)理提供了線索,同時(shí)也為未來利用界面應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研制以VO2材料為基礎(chǔ)的相關(guān)器件提供了更多支持。第四章概括了本論文的樣品制備以及表征實(shí)驗(yàn),總結(jié)了有關(guān)VO2/TiO2(001)外延厚膜的類四方相到四方金紅石相轉(zhuǎn)變的發(fā)現(xiàn),并對(duì)類四方相的細(xì)節(jié)問題的研究工作提出了一些展望。
[Abstract]:In chapter 1 , we introduce the properties and applications of VO 2 epitaxial film and the change of structure and structure of VO 2 thin film . In chapter 1 , we introduce the properties and applications of VO 2 epitaxial film and the change of crystal structure . In addition , RSM experimental data at room temperature show that the low temperature phase of VO 2 / TiO 2 epitaxial thick film is a tetragonal phase rather than a monoclinic phase or a stretched tetragonal rutile phase . The discovery suggests that the structure transformation of monoclinic phase to tetragonal rutile phase is not a necessary condition for the occurrence of MIT .

【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ135.11;TB383.2

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1412791