本文選題：VO_2納米線　切入點(diǎn)：金屬-絕緣體相變　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：二氧化釩(VO_2)作為最典型的金屬-絕緣體相變材料,受到了越來越多的關(guān)注。VO_2在68℃時由單斜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相結(jié)構(gòu),同時伴隨著電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和磁學(xué)等性質(zhì)的突變,利用這些特性可以將其開發(fā)為諸多有意思的應(yīng)用。當(dāng)下,電子器件都朝著微型化的方向發(fā)展,因此低維納米材料越來越受重視。研究表明,一維納米線結(jié)構(gòu)的VO_2同樣具有顯著的相變特性,其獨(dú)特的單晶結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出許多不同于體材料的物理性能,這些特殊的性質(zhì)亟需探索和研究�；诖�,本論文利用化學(xué)氣相沉積法和脈沖激光沉積技術(shù)制備了表面形貌光滑、單晶結(jié)構(gòu)的VO_2納米線,并利用熱-電微探針測試平臺詳細(xì)研究了單根VO_2納米線的電學(xué)性能,為其之后的應(yīng)用奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本論文通過化學(xué)氣相沉積法得到了表面形貌光滑、結(jié)晶性良好的VO_2納米線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),基底的表面粗糙程度、晶體結(jié)構(gòu)對于納米線的取向、生長形貌具有很大的影響。粗糙表面的石英基片利于得到密集、雜亂取向的納米線;平整的Si O2/Si基片上則可以得到稀疏的、鑲嵌在基底上的納米線;而c-切的Al2O3晶體基片上可得到擇優(yōu)取向生長的納米線。透射電鏡測試結(jié)果顯示,整根的VO_2納米線為單晶結(jié)構(gòu),生長方向沿著[100]方向生長。為了在基底上得到更加密集的VO_2納米線,本論文進(jìn)一步探索了利用脈沖激光沉積技術(shù)生長VO_2納米線的制備工藝。通過不斷地調(diào)節(jié)溫度、氧壓、激光頻率、脈沖數(shù)等工藝參數(shù)成功得到了VO_2納米線。脈沖激光沉積法制備VO_2納米線最佳的工藝參數(shù)為氧壓5 Pa、基片溫度750℃、激光頻率1 Hz、脈沖數(shù)3000。同樣地,基底的晶體結(jié)構(gòu)也會影響二氧化釩納米線的生長取向。通過光刻和電子束蒸鍍等現(xiàn)代加工工藝,本論文成功在單根納米線兩端制作電極,并深入研究了單根VO_2納米線的電學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn),單晶的VO_2納米線相變時展現(xiàn)出1-2個數(shù)量級的電阻突變;VO_2納米線的相變性質(zhì)受基底失配應(yīng)變所影響,相比于自由狀態(tài)的納米線,基底失配應(yīng)變作用下的納米線相變溫度升高了35℃,相變滯后寬度增加了39℃。通過施加幾伏的電壓可以驅(qū)動VO_2納米線發(fā)生相變;隨著溫度的升高,驅(qū)動納米線相變所需的電壓呈線性減小;VO_2納米線這種電壓驅(qū)動相變的性質(zhì)十分穩(wěn)定,可以穩(wěn)定循環(huán)500次以上,基于該特性可以將其開發(fā)成電阻開關(guān)或快速存儲器件。
[Abstract]:As the most typical metal-insulator phase change material, VO _ 2 has received more and more attention. At 68 鈩，

本文編號：1602532