相變材料是一類重要的信息功能材料,其本征物理性質(zhì)及輸運(yùn)特性在應(yīng)用中具有極其重要的作用。近年來,金屬-絕緣相變材料二氧化釩,由于其在智能玻璃、憶阻器和紅外探測器等中的潛在應(yīng)用,已經(jīng)成為固體物理、凝聚態(tài)物理和光電子學(xué)領(lǐng)域研究較多的材料之一。二氧化釩作為大家熟知的過渡金屬氧化物,在室溫下具有絕緣態(tài)單斜結(jié)構(gòu)（P21/c）,禁帶寬度約為0.7 e V。受到應(yīng)力、摻雜等因素影響,禁帶寬度一般會上下浮動0.2 e V。當(dāng)溫度高于340 K時,二氧化釩發(fā)生絕緣-金屬相變,常溫絕緣態(tài)單斜結(jié)構(gòu)向高溫金屬態(tài)金紅石四方相（P42/mn）轉(zhuǎn)變。同時,價(jià)帶a1g與導(dǎo)帶pge交疊,禁帶寬度變?yōu)榱恪４送?二氧化釩在相變過程中電阻值發(fā)生3-5個量級的變化。一般的,常溫下近紅外區(qū)（²650 nm）透射率一般為80%左右,相變后透射率一般下降到30%以下,不同厚度的樣品,透射率大小會相應(yīng)改變。值得注意的是,二氧化釩的相變溫度在室溫附近,相對于釩的其他氧化物,例如,V2O3和V2O5,其相變溫度約為160 K和530 K,這就使得二氧化釩在實(shí)際應(yīng)用中更具競爭力。利用相變前后電阻率和近紅外區(qū)透射率的顯著變... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)電場調(diào)控下的VO2薄膜電阻隨溫變化曲線

離子液體調(diào)控 VO2相變特性，也不失為一種有效的方法。不過，由于液體器件相對麻煩，用電場調(diào)控也比較復(fù)雜。更重要的是，離子液體如接觸空氣，其性質(zhì)會漸漸退化，保存封裝離子液體器件目前還沒有比較法。因此，利用離子液體調(diào)控 VO2特性的方法，目前還僅限于在實(shí)驗(yàn)，距離商業(yè)化的路還遙遙無期。另外，和金屬摻雜的缺點(diǎn)類似，H+摻產(chǎn)生氧空位，也會使得相變特性下降。另一種簡單可行的方法，則是使紅石四方相的襯底來調(diào)控 VO2的相變特性。利用摻雜方法，不可避免的導(dǎo)致 VO2相變特性退化，而利用襯底應(yīng)力免這種情況。在對 VO2近幾十年的研究中，研究者們嘗試了各種類型包括玻璃[61]，Si[31]，SiO2[62]，Al2O3[63]，SrTiO3[64], TiO2[18]和 MgF2[65]效調(diào)控 VO2相變特性的襯底當(dāng)屬金紅石相 TiO2。我們都知道，當(dāng) VO時，其結(jié)構(gòu)從單斜絕緣相轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石四方相。因此，即使襯底與 V

圖 5.2 (a-c)不同結(jié)構(gòu)的低溫和高溫透射光譜、回滯回線和求導(dǎo)曲線；(d)相變溫度和 ΔTr 關(guān)系曲線；(e)，(f)低溫和高溫反射和吸收光譜；(g)S-V-Z 結(jié)構(gòu)的變溫反射，插圖為高溫和低溫的反射光譜；(h)，(i)圖(g)中標(biāo)記為 1-3 部分的回滯回線。質(zhì)的影響有巨大差異。從圖中可以看到，隨著溫度變化，S-V 和 S-Z-V 反射率變化趨勢相同。然而，我們發(fā)現(xiàn)，對于 S-V-Z 結(jié)構(gòu)，反射率變化趨勢完全不同于S-V 和 S-Z-V，如圖 5.2(g)所示。為了便于表達(dá)，我們將反射光譜分為 5 個部分，并標(biāo)記為 1-5。首先，在標(biāo)記為 1 的光譜部分，隨著溫度增加，反射率先下降后上升。反射光譜 1 和 2 部分，在 2650 nm 和 1770 nm 處的回滯回線見圖 5.2(i)。對于回滯回線 1，在 70 oC 附近出現(xiàn)拐點(diǎn)，在拐點(diǎn)前后，相變分為兩個部分。而對于回滯回線 2，在 70 oC 時，相變幾乎完成。另外，隨著溫度升高，波谷從1039 nm 紅移到 1404 nm，紅移回滯回線如圖 5.2(h)，上述現(xiàn)象與 D. Y. Lei 等人[24]

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]若干信息功能氧化物薄膜材料的光電躍遷研究[D]. 李文武.華東師范大學(xué) 2012

碩士論文
[1]氧分壓變化對二氧化釩薄膜相變特性的影響[D]. 余倩.華東師范大學(xué) 2013



本文編號：3098559