磁控溅射氧化钒相变薄膜的电阻温度特性测量

利用MS500-B超高真空磁控溅射镀膜机,分别采用氧化法和还原法在普通玻璃基底上制备了二氧化钒(VO2)相变薄膜;并在20⁸0℃内往复变化时,利用XMT-100数字精密温度计和SX1934数字四探针测试仪测量两类样品的电阻-温度特性曲线。结果表明,两类样品均具有热敏相变特性;氧化法制备薄膜的电阻为9.9680℃内往复变化时,利用XMT-100数字精密温度计和SX1934数字四探针测试仪测量两类样品的电阻-温度特性曲线。结果表明,两类样品均具有热敏相变特性;氧化法制备薄膜的电阻为9.96⁰.06kΩ,相变温度约为30℃;还原法制备薄膜的电阻为80.30.06kΩ,相变温度约为30℃;还原法制备薄膜的电阻为80.3⁷.4kΩ,相变温度约为52℃。     

二氧化钒薄膜制备及其热致变发射率特性研究

通过溶胶-凝胶和真空热处理工艺在石英基底上制备了二氧化钒薄膜,对制备出的薄膜进行了X射线衍射及X射线光电子能谱分析,结果表明所制备出的薄膜价态单一,纯度较高,薄膜为多晶态,晶粒尺寸约为27 nm.利用红外热像仪拍摄了薄膜在不同温度下的红外热图并计算了发射率,结果表明二氧化钒薄膜7.5～14 μm波段发射率在相变时发生突变,突变量可达0.6,具有优异的热致变发射率性能,在红外自适应伪装等领域应用前景广阔.     

二氧化钒多晶薄膜的掺杂改性

掺杂能明显改变二氧化钒薄膜的相变温度,影响其电学和光学性质.研究表明:W、Mo等大尺寸原子掺杂可以有效降低相变温度,而Al、P等小尺寸原子掺杂则使相变温度升高.综述、比较了不同掺杂方法和掺杂元素对相变、相变滞豫、电阻和透射性能的影响,介绍了用离子束增强沉积方法对二氧化钒薄膜掺杂改性的优点.综合分析表明,通过对二氧化钒多晶薄膜的掺杂改性,将相变温度降至室温附近,可以大大提高薄膜的室温电阻温度系数.     

二氧化钒薄膜的制备和应用研究新进展

VO2在68 ℃左右时发生半导体—金属态的固-固相变,且相变前后光学和电学性能发生突变,该特性使VO2薄膜在红外智能窗、电致光开关器件、激光防护材料、自适应隐身材料等领域受到广泛研究。制备VO2薄膜的方法包括磁控溅射法、脉冲激光沉积法、溶胶-凝胶法、金属热蒸发法等,理想的制备参数是当前研究的重点。本文总结了近年来VO2在制备方法和应用发展上的研究现状,对进一步深入研究VO2薄膜的各项性能及应用具有借鉴意义。     

二氧化钒薄膜的制备及性能表征

通过激光脉冲沉积法,分别在Csapphire和R—sapphire衬底上制备了单相二氧化钒（VO2）薄膜。用x射线衍射法表征了不同实验条件下制备的二氧化钒薄膜的结构性质,分析表明在600℃,10^-2torr的氧气分压下,生长15min可得到单相的二氧化钒（VO2）薄膜;重点研究了激光能量对薄膜电学性质的影响,实验结果表明激光能量在500-600MJ对制备的二氧化钒薄膜具有最好的电学性质。     

纳米二氧化钒薄膜的制备及其特性研究

采用原子层沉积(ALD)方法,分别以VO(OC3H7)3和H2 O2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.     

基于常温磁控溅射法的二氧化钒薄膜制备方法研究

采用常温磁控溅射法制备金属钒薄膜,然后在合适的氧气氛围下对其进行退火氧化处理,最终在非晶玻璃衬底上制备出具有相变的高性能二氧化钒(Vanadium Dioxide,VO_2)薄膜。X射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)测试结果表明,所制薄膜的主要成分为VO_2;扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)测试结果表明,所制薄膜的结晶性良好,晶粒粗细均匀。该薄膜在室温下的红外光透过率(2400nm处)为67%,在高温下的红外光透过率(2400 nm处)为9%。其透过率差值为58%,因此具有良好的红外透过率调节能力。同时还测试分析了薄膜光学转变与电学转变的差异,发现电学转变温度比光学转变温度高4.7℃。该方法适合大面积VO_2薄膜的制备,对智能窗的研究与应用具有重要意义。     

二氧化钒薄膜的退火组分变化及光学特性研究

为得到高纯度的VO2薄膜,对其制备参数进行了探索。VO2薄膜用磁控溅射法制备。对不同条件下制备的VO2薄膜用X射线电子能谱仪(XPS)测试,并通过拟合来得到3,4,5价钒在薄膜中所占的比例。为提高4价钒的含量对薄膜进行了退火处理,分析了退火对氧化钒薄膜中4价钒含量的影响。结果表明,VO2薄膜对10.6μm激光的透过率从60℃时的74%变到78℃时的11.93%,发生了相变。     

基于二氧化钒薄膜的太赫兹开关器件

二氧化钒(VO2)作为一种优质的光电功能材料一直备受人们的关注,在信息存储、光调制器、太阳能电池、光电探测器等方面有着重要应用。采用磁控溅射及原位退火氧化的"两步法"制备了VO2薄膜,并对其进行晶态、形貌表征。设计并搭建VO2薄膜热致相变实验系统,研究了VO2薄膜在变温条件下对2.52 THz辐射的开关特性。结果表明,VO2薄膜样品为多晶态,具有明显的太赫兹调制效果,可以实现对2.52 THz波的调制,并可作为太赫兹开关/调制器件的功能材料。     

Si基Bi4Ti3O12薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol—Gel)法直接在p—Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜，研究了Ag／Bi4Ti3O12／p—si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度，而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

氧化钒薄膜的性能和制备

为制备低相变温度、高相变特性的氧化钒薄膜,分析了氧化钒的结构,及其结构决定的特有相变,相变前后独特的光电性能及其应用。比较研究了各种制备方法,得到最低相变温度、最高的电阻变化率和电阻温度系数分别达24℃、105-、5.2%K-1,研究表明,掺杂改性及新的成膜工艺的研究是氧化钒薄膜的发展方向。     

掺杂氧化钒薄膜的制备及其热光特性

以石英片为基底材料,采用直流/射频磁控共溅射方法制备了掺Al和掺Ti的氧化钒薄膜,重点探索了用这种方法制备掺杂氧化钒薄膜的工艺条件,对所制备的氧化钒薄膜进行了热光性能测试,并利用能带理论对测试结果进行分析.实验及测试结果表明,在氧化钒薄膜中掺入Ti杂质与掺入Al杂质相比,对薄膜的热光性质的改变所起的作用更为明显.增大Ti杂质的含量对薄膜的电阻-温度特性、相变温度,以及相变滞豫区的改善比较明显,但提高了薄膜的相变温度,而掺Al引起的变化规律与此相反.     

Si基Bi_4Ti_3O_(12)薄膜电滞回线及铁电性能的研究

采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法直接在p-Si衬底上制备生长Bi4Ti3O12铁电薄膜,研究了Ag/Bi4Ti3O12/p-Si异质结电滞回线的特征及Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能。空间电荷层的存在使Si基Bi4Ti3O12铁电薄膜呈不对称的电滞回线并导致薄膜的极化减弱。退火温度同时影响了薄膜的晶粒尺寸和薄膜中的载流子浓度,而这两种因素对铁电性能的影响是相反的。Bi4Ti3O12薄膜的铁电性能随退火温度的变化是两种因素共同作用的结果。     

Preparation of Vanadium Dioxide Films for Protection from High—energy Laser Hits

Vanadium dioxide(VO2) thin films are used for protection from high-energy laser hits due to their semiconductor-to-metal phase transition experienced during heating at temperature of approximately 68℃,which followed by a abrupt change of optical behavior,namely from transparent semiconductor state below 68℃ to highly reflective metallic state beyond 68℃.The preparation and properties of the films are described as well as the primary principle of the device for protection from high energy laser hits.An ion-beam-sputtering system is used to deposit VO2 thin films.The technique is reactive ion beam sputtering of vanadium at temperature of 200℃ on Si,Ge and Si3N4 substrates in a well controlled atmosphere of argon with a partial pressure of O2,followed by a post annealing at 400-550℃ with argon gas.The optical transmittance changes from 60% to 4% are obtained within the temperature range from 50℃ to 70℃ .X-ray diffraction(XRD) shows that the films are of single-phase VO2.     

Direct Measurement of Vanadium Dioxide Dielectric Properties in W-band

In this paper we directly measure the refractive index and extinction coefficient of vanadium dioxide (VO₂) in W-band (75-110 GHz) near the insulator-to-metal phase transition. A frequency-domain interferometry setup is used to obtain the transmission amplitude and phase shift of a transmitted wave though a 200 nm-thick VO₂ film deposited on a silicon substrate. Using the transmission matrix technique, the measured data in the 58-100 °C temperature range are used to obtain the refractive index and extinction coefficient of VO₂ as a function of temperature and frequency. The experimental results show a significant increase in the refractive index and extinction coefficient of VO₂ beyond the transition temperature of ~68 °C.     

二氧化钒薄膜用于激光防护时膜层厚度的计算

VO2膜作为相变温度最接近室温的热致相变材料,相变前透过率高,探测器可正常工作,吸收来袭激光能量相变后透过率低,起到保护探测器作用,可用在激光防护领域。膜层厚度对透过率有很大影响,采用吸收膜的特征矩阵方法加以分析,通过VO2膜的折射率及消光系数等光学参数,计算出薄膜相变前后透过率。按照符合透过率相变前75%,相变后5%的薄膜,计算出厚度,结合对溅射产额和溅射速率的计算,可得到制备时间。在硒化锌基片上制备了VO2膜,用红外分光光度计测量出相变前后透过率为79.2%和12.3%。样品经轮廓仪测量得到的厚度与计算得到的厚度基本相符。     

热处理时间对氧化钒薄膜相变性能的影响

采用直流磁控溅射的方法在普通玻璃上制备了低价的氧化钒薄膜,在氧气和氩气混合气氛中,对所制备的薄膜进行不同时间的热处理,得到具有相变特性的VO2薄膜。分别利用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(SEM)分析了薄膜的组分、结晶结构和表面形貌,利用四探针法测试了薄膜的电阻。结果表明:热处理前的氧化钒薄膜主要成分为V2O3,经过热氧化处理后,低价的氧化钒被氧化,薄膜中VO2含量增加,薄膜发生金属-半导体相变,其中450℃、2h为最佳处理参数,其电阻相变幅度超过2个数量级,薄膜的相变温度仅为30℃。     

低温热致变色VO2薄膜的制备及应用

提出了一种制备低温热致变色VO2新型薄膜材料的工艺方法。在玻璃基底的Si3N4薄膜上溅射沉积VOx薄膜，再经还原性气氛退火，最终得到了nm量级的VO2颗粒。四探针测试电阻温度关系表明，该类材料相变温度已经靠近室温。不同温度下测试的红外透过曲线表明，该材料在相变前后有良好的红外开关特性，能够在智能窗等各类光电产品中获得应用。