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文檔簡介
1、釩氧化物的相變特性于半個世紀前被貝爾實驗室的研究人員所發(fā)現(xiàn)。在這些釩氧化物中,二氧化釩(VO2)在68℃附近會發(fā)生可逆的一級金屬-絕緣相變,其電學、光學、磁學等特性發(fā)生極大變化。因此其被廣泛研究應用于太赫茲器件、光電開關、相變存儲器、智能窗、微熱輻射熱計等領域中。
二氧化釩薄膜材料由于制備方法不同,其相變性能諸如相變溫度、幅度、熱致寬度、THz透射比會有很大的變化。加之制備純度高的VO2薄膜較為困難,一般都會形成混有V3+、V
2、5+等釩氧化物的氧化釩(VOx)薄膜。為了使VOx薄膜具有更好的性能,通常會設法提高薄膜中VO2的含量以及改善薄膜的結晶狀態(tài)。
本文利用磁控濺射附加快速熱處理方法(RTP)在R面藍寶石基底上制備VOx薄膜,并利用四探針設備和太赫茲時域頻譜系統(tǒng)(THz-TDS)研究了所制備薄膜相變過程中的電學和太赫茲波段的光學特性。利用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)和原子力顯微鏡(AFM)對薄膜的結晶結構、組成成分和表面形貌
3、進行分析。
實驗結果表明,厚度為70nm的金屬釩薄膜在純氧氣氛中進行熱處理后,隨著熱處理溫度的提高或熱處理時間的增加,VOx薄膜的價態(tài)升高,常溫下薄膜方塊電阻和 THz透過率變大,同時薄膜表面顆粒發(fā)生團聚而不斷增大,表面粗糙度增加。其中在純氧氣環(huán)境下以450℃/60s退火后形成的VOx薄膜相變性能最佳,薄膜方塊電阻相變后降低2.2個數(shù)量級,THz透射幅值在熱激勵和光激勵下分別降低18%和14%。進行氮氣450℃/40s熱處理改
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