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VO_2薄膜的射频磁控溅射法制备及其特性研究

作　者: 张正法
导　师: 唐振方
学　校: 暨南大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: VO2薄膜磁控溅射氢气氛退火光电性能
分类号: O484.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

二氧化钒（VO₂）是一种具有热致相变特性的金属氧化物，随着温度升高，大约在68℃附近，发生从非金属（或半导体）到金属的性质突变。由于其相变温度接近室温，且相变前后光、电性能变化幅度较大，在很多领域具有潜在的应用价值。本文采用射频磁控溅射沉积方法，结合气氛退火工艺制备了VO₂薄膜，通过优化制备工艺，研究磁控溅射工艺与薄膜退火处理对薄膜微观结构和光电性能影响，制备出化学计量比接近理论值、高质量的VO₂薄膜。具体对以下方面进行了研究：（1）在加热衬底上溅射制得高价态的五氧化二钒（V₂O₅）薄膜。（2）对V₂O₅薄膜进行热处理使其还原成低价态的VO₂薄膜。（3）通过多个样品对比分析，研究了薄膜退火温度和退火时间对薄膜组分和性能的影响。实验发现，准确的控制退火温度和退火时间是制备VO₂的关键工艺条件。（4）用激光拉曼光谱仪（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）、电镜扫描（SEM）对薄膜的相结构、组分、表面形貌进行了分析。Raman和XPS测量结果显示V₂O₅薄膜在退火温度450℃、退火2h条件下制备得到的薄膜成分主要是VO₂相。（5）测量VO₂薄膜样品的电学性能，结果显示在68.3℃时薄膜的电阻发生突变，由半导体性质转变为金属性质，电阻突变量达2个数量级，热滞回线的宽度为14.5℃。经数次热循环实验后，相变特性几乎无变化，表明VO₂的相变稳定性好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
第一章概述  7-15
  1.1 引言  7-8
  1.2 应用前景  8-11
  1.3 国内外研究动态  11-13
  1.4 研究意义及目的  13-15
第二章 VO_2的基本性质  15-22
  2.1 金属钒  15-16
  2.2 钒氧化物  16-19
  2.3 VO_2的相变结构及相变原理  19-22
第三章 VO_2薄膜的制备  22-30
  3.1 磁控溅射的原理  22-23
  3.2 溅射靶的制备  23-24
  3.3 清洗基片  24-25
  3.4 磁控溅射氧化钒薄膜的流程  25-26
  3.5 镀膜机的操作  26-28
  3.6 薄膜的退火处理  28-30
第四章薄膜的结构与性能测试  30-52
  4.1 AFM表面形貌  30-32
  4.2 SEM表面形貌  32-34
  4.3 XPS分析  34-40
  4.4 Raman光谱分析  40-43
  4.5 UV-Vis分析  43-48
  4.6 电阻温度曲线  48-52
第五章总结  52-54
参考文献  54-57
研究生期间发表的文章  57-58
致谢  58

VO_2薄膜的射频磁控溅射法制备及其特性研究

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