微測輻射熱計用氧化釩薄膜的制備及其電阻溫度性能研究.pdf

1、氧化釩薄膜具有高的電阻溫度系數(shù)（TCR），是制備微測輻射熱計的理想熱敏感材料。高的電阻溫度系數(shù)和良好的絕熱結構是獲得高性能微測輻射熱計的前提。本論文采用直流對靶磁控濺射和射頻離子束濺射兩種方法制備了氧化釩薄膜，研究了高基底溫度狀態(tài)SiO2和Si3N4基底表面對氧化釩薄膜組分的影響，采用熱氧化低價態(tài)氧化釩薄膜和熱還原高價態(tài)氧化釩薄膜的方式分別制備了具有相變特性氧化釩薄膜，分析了相變特性氧化釩薄膜的組分、結晶結構對相變溫度和室溫電阻溫度系數(shù)

2、的影響，設計與制作了VOx/PS/Si結構與VOx/Si結構，并對氧化釩薄膜的溫度靈敏度進行了比較，獲得了一些有意義的結果。 SiO2和Si3N4基底在500℃高基底溫度下，表面活性增加，SiO2表面參與氧化釩薄膜生長的氧增加，Si3N4表面參與氧化釩薄膜生長的氧減少，從而影響其上生長的氧化釩薄膜的成分，相同氧分壓下，SiO2基底表面氧化釩薄膜的價態(tài)高于Si3N4基底表面氧化釩薄膜的價態(tài)；升高基底溫度時，SiO2基底表面氧化釩

3、薄膜的價態(tài)升高，Si3N4基底表面氧化釩薄膜的價態(tài)降低。 分別采用直流對靶磁控濺射制備低價態(tài)氧化釩薄膜再附加熱氧化處理的方式，和射頻離子束濺射制備高價氧化釩薄膜附加熱還原處理的方式獲得了具有相變特性的氧化釩薄膜，第一種方式獲得相變特性氧化釩薄膜的熱處理溫度最低為300℃，克服了以往高溫條件下熱處理不能與MEMS工藝兼容的缺點：相變特性氧化釩薄膜的組分以VO2為主，含有V2O3和VO，室溫TCR為-2.25％/K；室溫電阻溫度系數(shù)

4、隨相變溫度的降低逐漸升高；采用第二種方式獲得的相變氧化釩薄膜的組分以VO2為主，含有V2O5和V2O3，室溫TCR可達-3.0％/K；分析發(fā)現(xiàn)，具有相變特性的氧化釩薄膜中含有V2O5時，室溫電阻溫度系數(shù)明顯增大。 利用射頻離子束濺射方法制備氧化釩薄膜，對氧氣比例為48.83％制備的氧化釩薄膜進行連續(xù)2次450℃/3h熱處理，獲得了室溫電阻溫度系數(shù)高達-4.7％/K的氧化釩薄膜。 對比了VOx/PS/Si結構與VOx/Si