采用原子层沉积(ALD)方法, 分别以VO(OC3H7)3和H2O2为钒源和氧源, 在载玻片基底上沉积钒氧化物薄膜; 在还原气氛的管式炉中, 对钒氧化物薄膜进行还原退火结晶, 进而得到VO2薄膜晶体。通过扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及X-射线光电子能谱(XPS)研究所制备的钒氧化物薄膜表面形貌、晶体结构以及组分的变化; 利用傅里叶红外光谱(FT-IR )对VO2薄膜的红外透射性进行测试分析。结果表明: ALD所制备的薄膜以非晶态V2O5、VO2和V2O3为主; 在通以还原气氛(95%Ar, 5%H2)并500℃热处理2h后得到以(011)择优取向的单斜金红石纳米VO2薄膜, VO2晶体薄膜相变前后红外透过率突变量较大。
原子层沉积(ALD) 纳米二氧化钒薄膜 半导体-金属相变 红外透过率 ALD nano-vanadium dioxide film semiconductor-metal phase transition IR transmittance
1 天津大学电子信息工程学院, 天津300072
2 中国科学院半导体研究所, 集成光电子学国家重点实验室, 北京100083
3 中国科学院半导体研究所, 半导体集成技术工程研究中心, 北京100083
4 中国科学院半导体研究所, 半导体超晶格国家重点实验室, 北京100083
采用双离子束溅射氧化钒薄膜附加热处理的方式制备了纳米二氧化钒薄膜。 在热驱动方式下, 分别利用四探针测试技术和傅里叶变换红外光谱技术对纳米二氧化钒薄膜的电学与光学半导体-金属相变特性进行了测试与分析。 实验结果表明, 电学相变特性与光学相变特性之间存在明显的偏差, 电学相变温度为63 ℃, 高于光学相变温度, 60 ℃; 电学相变持续的温度宽度较光学相变持续温度宽度宽; 在红外光波段, 随着波长的增加, 纳米二氧化钒薄膜的光学相变温度逐渐增大, 由半导体相向金属相转变的初始温度逐渐升高, 相变持续的温度宽度变窄。 在红外光波段, 纳米二氧化钒薄膜的光学相变特性可以通过光波波长进行调控, 电学相变特性更适合表征纳米VO2薄膜的半导体-金属相变特性
纳米二氧化钒薄膜 光学相变 电学相变 Nano VO2 thin films Optical phase transition Electrical phase transition 光谱学与光谱分析
2010, 30(4): 1002
