二氧化釩薄膜的磁控濺射生長及其性質(zhì)研究.pdf

1、二氧化釩（VO2)因為具有熱致相變特性而被人們熟知。隨著溫度的升高，會發(fā)生從低溫半導(dǎo)體相到高溫金屬相的可逆轉(zhuǎn)變，在相變前后，其光學和電學特性均有極大改變。這一特有的性質(zhì)決定VO2在光電開關(guān)、智能窗、紅外探測器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此對 VO2的研究具有十分重要的科學價值。本文以 VO2薄膜為研究對象，采用射頻反應(yīng)磁控濺射法制備 VO2薄膜。實驗過程中，除了充分利用 X射線衍射、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡等測試手段對薄膜的微觀結(jié)構(gòu)

2、和表面形貌進行表征外，重點研究了VO2薄膜的電學特性以及薄膜在微測輻射熱計中的應(yīng)用。論文主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　1.分別利用直流和射頻反應(yīng)磁控濺射制備VO2薄膜，研究了不同濺射方法對薄膜微觀結(jié)構(gòu)和表面形貌的影響。直流濺射時容易發(fā)生靶中毒，得不到我們需要的薄膜；射頻濺射制得的薄膜表面均勻致密，呈四方狀分布。
　　2.通過控制氧氣流量的大小在硅襯底上制備具有不同性能的VO2薄膜，并對其結(jié)構(gòu)和電學特性進行表征分析。隨著氧氣流

3、量的增加，薄膜在 VO2（011）晶面取向擇優(yōu)生長，晶粒大小也隨之增大。相變前后，薄膜的方阻變化了將近5個數(shù)量級，相變溫度由341 K下降到320 K，熱滯回線寬度由32 K減小為9 K。
　　3.研究了不同濺射功率對VO2薄膜表面形貌和光電性能的影響。制備出的薄膜具有較低的相變溫度，在47℃左右。濺射功率的增加會引起薄膜晶粒尺寸和厚度的增加，進而減小薄膜的熱滯回線寬度，薄膜在可見和紅外的透過率逐漸降低，最終趨近于零。