溶胶凝胶法制备VO2薄膜的组织与性能研究

采用V2O5熔体淬水制成胶体，并浸涂于不同的基片上，分别用于电阻检测和组织结构分析。经过真空加热分解V2O5凝胶薄膜，得到了具有相变特性的VO2薄膜。在真空热处理温度为500℃，时间为34h，真空气压为2Pa，得到的VO2相变薄膜电阻突变量级达3.4，相变温度在67℃左右。另外，TEM组织观察表明，VO2薄膜为多晶组织，VO2薄膜晶粒尺寸对电阻突变量级影响较大。晶粒尺寸增加，电阻突变量级增大。VO2晶界对相变有阻碍作用。     

直流反应磁控溅射法制备VO_2薄膜

VO2是一种相变材料.发生相变时,VO2的电阻、透过率、反射率都会发生显著的变化;反应磁控溅射法是制备VO2薄膜的一种比较理想的方法.文中,重点讨论氧氩气质量流量比m(O2)/m(Ar)、基片温度以及沉积后薄膜的退火处理对制备薄膜成分、结构和性能的影响.通过分析得出m(O2)/m(Ar)比在113和112间具有较高的VO2含量;基片温度在250℃时具有较佳的VO2结晶特性;450 ℃保持2 h的真空退火处理可以改变薄膜成分和结构,使高价的V2O5薄膜还原到四价的VO2,且明显减少薄膜的氧缺陷,提高氧原子的含量,减少空洞,增加晶粒尺寸提高膜的致密度.     

低温热氧化处理温度与时间对氧化钒薄膜性能的影响

采用直流对靶磁控溅射氧化钒薄膜再附加热氧化处理的方式进行金属-半导体相变特性氧化钒薄膜的制备,研究了低热处理温度下热处理温度与时间对氧化钒薄膜组分、晶体结构和相变性能的影响.新制备的氧化钒薄膜为V2O3和VO的混合相.经300℃/1h热处理后,薄膜内出现单斜结构VO2,薄膜具有相变特性;保持热处理时间不变,升高热处理温度至360℃,薄膜表面变得致密,致密的薄膜表面阻碍了氧气与薄膜内部V2O3和VO的反应,VO2成分含量与300℃/1h处理时的含量接近;增加热处理温度并延长热处理时间,如热处理条件为320℃/3h时,薄膜内VO2成分大量增多,电阻值变化幅度超过两个数量级;在300～360℃的热处理温度区间内,薄膜内V2O3和VO不断向VO2转变,相变性能变好,但对VO2的单斜金红石结构没有影响.     

原子层沉积制备VO_2薄膜及特性研究

原子层沉积(ALD)技术在制备薄膜时因具有厚度精确可控、三维均匀性好以及可以实现大面积成膜和低的成膜温度等优点而使其在各个领域受到广泛关注。本文采用ALD技术,以VO(acac)2和O2分别为钒源和氧源,使用不同的沉积温度(420~480℃)和退火条件(自然冷却、4和8h程序降温)在玻璃基底表面制备VO2薄膜。通过X-射线光电子能谱、X-射线衍射以及扫描电镜对薄膜的价态、结晶状况及表面微观形貌进行表征;通过四探针测试仪对所制备薄膜的半导体-金属相变特性进行了研究。实验结果表明:VO2薄膜相变特性与其微观结构和晶体取向有着直接关系。选择ALD脉冲时序为[10s-20s-20s-20s],循环周期数为300,在450℃沉积且采取自然冷却所制备的VO2薄膜结晶状态良好,相变前后薄膜方块电阻突变量大,具有良好的热致相变特性。因此,该ALD技术可以制备相变特性较好的VO2薄膜。     

磁控溅射工艺对二氧化钒薄膜生长及场致相变性能的影响

为揭示VO2薄膜场致相变规律,指导氧化钒工业化规模制造与应用,使用磁控溅射直流溅射工艺在蓝宝石衬底上制备了VO2薄膜。对薄膜进行了XRD及SEM测试,分析了溅射氧分压、溅射温度及溅射压强对晶体组份、晶粒的生长趋势及晶体表面结构的影响规律。对VOx薄膜的场致相变特性进行了测试研究,分析了VOx薄膜的导电开关特性,总结了溅射氧氩比对其临界相变电场区间及电导率变化倍数的影响规律。得出结论,基片温度对成膜速度和晶粒大小及晶粒间隙有很大影响,溅射气压对薄膜表面晶体生长的均匀性影响显著,氧分压是影响薄膜组份的重要因素,氧氩比会影响薄膜的场致相变电导率变化倍数和临界相变电压区间。     

TiO2中间层对基于溶胶–凝胶法制备的VO2薄膜光学特性的影响（英文）

为了提高VO2薄膜的热致相变性能,采用复合结构与掺杂相结合的方法,首先通过溶胶–凝胶法在云母基底上制备锐钛型TiO2薄膜,再在光致亲水性处理的TiO2/云母基底上涂覆V2O5以及掺钨V2O5水溶胶,然后经热处理获得VO2/TiO2及VxW1-xO2/TiO2复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)研究薄膜的物相、表面形貌以及热致相变特性.结果表明,VO2/TiO2复合薄膜晶体生长为(011)面择优取向;VxW1-xO2/TiO2复合薄膜产生多种取向。TiO2中间层有助于使VO2薄膜生长致密,相变温度降低,更使VxW1-xO2/TiO2复合薄膜滞后温宽降至约4℃。     

射频磁控溅射纳米二氧化钒薄膜的电致相变特性

采用射频磁控溅射方法和热处理工艺制备了二氧化钒（VO2）薄膜,并制作了金属钨／VO2／金属钨三明治结构,通过改变金属钨／VO2／金属钨三明治结构中VO2薄膜与金属钨电极的接触面积,研究了VO2薄膜的电致相变特性．采用x射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、四探针和半导体参数测试仪对VO2薄膜的结晶取向、表面形貌、方块电阻和,I-V特性进行了测试．实验结果表明,所制备的VO2薄膜为具有热致相变特性的单一组分VO2纳米薄膜,在热激励下,薄膜的方块电阻相变幅度达到2个数量级;在电压的激励下,VO2薄膜与金属钨的接触面积为12μm×12um时,电流发生跳变的阁值电压为9．4V,随着接触面积的减小,闽值电压也逐渐降低．     

二氧化钒相变分析及应用

二氧化钒是一种热致变色材料,块体VO2在68℃时会从高温的西方晶系相变到低温的单斜晶系,而且相变可逆。由于其相变的特殊性,使VO2有广泛的应用。本文分析了二氧化钒相变晶体学、热力学和动力学特征;探讨了影响VO2薄膜相变的因素,并将薄膜相变特性和膜的制取及应用结合起来,以期更好地探讨二氧化钒相变的应用研究。     

掺杂VO_2的制备方法及其对性能的影响

VO2是一种温感相变材料,在68℃左右它从低温半导体相向高温金属相转变,同时其光学和电学性质发生突变.通过掺杂可以调整VO2的相变温度,掺杂VO2在建筑用节能窗等方面有广阔的应用前景.综述了掺杂VO2粉体和掺杂VO2膜的制备方法和性能,讨论和分析了制备方法、掺杂工艺、基片选择与预处理、掺杂离子性质、复合掺杂离子种类对VO2结构和性能的影响.指出化合价大于V4+的掺杂剂能使VO2相变温度降低,化合价小于V4+的掺杂剂能使VO2相变温度升高,化合价等于V4+的掺杂剂,其离子半径大于V4+的能使VO2的相变温度降低,离子半径小于V4+的能使VO2的相变温度升高.提出了掺杂VO2研究中存在的问题,对掺杂VO2的研究趋势进行了展望.     

VO2薄膜及电学开关特性

用溶胶－凝胶法在非晶玻璃上制备VO2薄膜,经过熔融、涂膜、烘干和热处理等工艺最后得到电阻相变2－3个量级的VO2薄膜。对烘干温度、熔融温度、膜厚和热处理温度对薄膜电阻开关特性的影响进行了研究。通过AFM,XRD和XPS对薄膜的结构和特性进行分析。