【摘要】：二氧化釩是一種在紅外探測、智能窗、氣敏器件、紅外光學(xué)開關(guān)、場效應(yīng)器件等方面有重要應(yīng)用的半導(dǎo)體氧化物。二氧化釩的諸多應(yīng)用基于其材料具有大幅度變化的溫阻特性,其中最廣為人知的是M相VO_2在68℃所具有的金屬絕緣體轉(zhuǎn)變特性。盡管通過諸如磁控濺射等方法制備的大面積多晶VO_2薄膜性質(zhì)已經(jīng)達(dá)到應(yīng)用的要求,實現(xiàn)了器件的商用化,但是,對器件性能的進(jìn)一步追求以及深入的科學(xué)研究的需求,使得人們對制備大面積、高結(jié)晶性、高性能的VO_2單晶薄膜提出了要求。本論文嘗試系統(tǒng)研究不同制備條件對不同相的VO_2薄膜的結(jié)構(gòu)特性和溫阻特性的影響,揭示影響高質(zhì)量VO_2生長的重要因素。結(jié)合已有的模型,對材料生長過程進(jìn)行分析,尋找制備高質(zhì)量VO_2的方法,并對獲得的高質(zhì)量VO_2材料進(jìn)行溫阻特性的測量和評估。論文主要研究內(nèi)容及結(jié)果包含以下三個方面:(1)以V_2O_5為原料,利用化學(xué)氣相沉積方法在不需要催化劑的條件下制備二氧化釩晶體。詳細(xì)研究了制備溫度、樣品位置、真空度和襯底對制備的樣品的形態(tài)影響,確定了VO_2的優(yōu)化制備條件。按照此種方法可以得到大量、幾十微米量級尺寸的二氧化釩納米片。變溫拉曼光譜測試顯示樣品具有明顯的金屬絕緣體轉(zhuǎn)變性質(zhì),但是由于襯底的影響,相變是存在明顯的相界面,相變溫度差異明顯。(2)在上述研究過程中發(fā)現(xiàn)V_2O_5源存在向VO_2轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。利用這一特性,我們采用氧化鋁坩堝成功的制備了mm級尺寸的VO_2單晶。單晶的相變溫度~68℃,回滯溫度~3℃,相變過程電阻變化達(dá)到10~4個量級,顯示材料具有較高的質(zhì)量。我們根據(jù)釩氧化物的相圖對上述制備結(jié)果進(jìn)行了解釋。(3)采用液相沉積的方法,詳細(xì)研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和前驅(qū)材料質(zhì)量對制備結(jié)果的影響,最終制備出高質(zhì)量的B相二氧化釩晶體薄膜。對材料進(jìn)行溫阻特性測量,發(fā)現(xiàn)材料的電阻溫度系數(shù)(TCR)具有各向異性。在(001)的面內(nèi),280 K的TCR的值為-3%/K,達(dá)到了微測輻射熱計型紅外探測器應(yīng)用要求。在垂直(001)面方向,TCR值只有-1.7%/K。進(jìn)一步研究IV曲線隨溫度變化特性發(fā)現(xiàn)溫阻特性具有明顯的各向異性、溫度依賴特性和電壓依賴特性。我們對這一現(xiàn)象給出了初步的解釋。
【圖文】：

二氧化釩單晶的測試裝置示意圖

橫向電阻器件的測試裝置示意圖
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN304

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本文編號：2620877