氧化釩薄膜的制備及其光電性能研究.pdf

1、二氧化釩(VO2)是一種具有熱致相變特性的金屬氧化物。隨著溫度的升高，大約在68℃附近會發(fā)生從低溫半導(dǎo)體相到高溫金屬相的可逆轉(zhuǎn)變，同時伴隨著光、電、磁性能的突變。這一特有的性質(zhì)決定了VO2具有較高的潛在應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，如溫度傳感、環(huán)境檢測、資源探測、傳感器等領(lǐng)域。因此對該領(lǐng)域的研究具有十分重要的科學(xué)價值，目前已成為國內(nèi)外功能材料研究的熱點。通過摻雜可以降低薄膜的相變溫度，使得氧化釩薄膜具有更廣泛的應(yīng)用。
　　本文以氧化釩

2、薄膜為研究對象，采用直流反應(yīng)磁控濺射法制備氧化釩熱敏薄膜，借助XRD、XPS、SEM、AFM及FT-IR等手段對氧化釩薄膜的形貌、微結(jié)構(gòu)等進行表征，重點研究了氧化釩薄膜的方阻及其隨溫度的變化特性，即薄膜的熱敏性能。此外，對氧化釩薄膜的光學(xué)性能也進行了探討，并利用磁控濺射法對氧化釩薄膜進行了鎢摻雜。論文主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　1.在高氧工藝條件下濺射制備氧化釩薄膜，研究了不同基片溫度對薄膜形貌、微觀結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。基片溫

3、度的變化直接影響膜層的生長及性能，基片溫度的升高會導(dǎo)致薄膜方阻的減小和光學(xué)帶隙的降低。
　　2.制備VO2薄膜，研究了不同退火氣氛、退火時間對氧化釩薄膜電性能的影響，退火可以減少薄膜的缺陷，提高薄膜的結(jié)晶性，改善薄膜的性能。實驗結(jié)果表明，退火改變了薄膜的分子結(jié)構(gòu)及形貌，進而對薄膜的電學(xué)性能產(chǎn)生影響，選擇合適的退火條件可以獲得性能優(yōu)良的VO2薄膜。
　　3.嘗試?yán)弥绷鞔趴貫R射設(shè)備，制備了具有夾層結(jié)構(gòu)(VO2/VWOx/VO2

4、)的復(fù)合薄膜，在氧氣氛圍下對薄膜進行原位退火處理，經(jīng)復(fù)合薄膜各層間氧擴散充分后，制備摻鎢氧化釩薄膜。研究在不同的氧流量、退火時間及摻雜條件下，摻鎢氧化釩薄膜的光電性能，經(jīng)摻鎢后薄膜的熱滯回線變窄，室溫方阻溫度系數(shù)可以提高到-3.5％/℃。
　　通過以上的研究，我們對氧化釩薄膜的制備，結(jié)構(gòu)及性能有了進一步的了解，從微觀結(jié)構(gòu)探討了相關(guān)工藝參數(shù)對其性能的影響，并嘗試對氧化釩薄膜進行摻鎢的研究，為氧化釩薄膜的應(yīng)用做了較為有意義的基礎(chǔ)研究工