氧化釩薄膜的摻雜及電阻突變特性研究.pdf

1、VO2是一種相變型金屬氧化物,隨溫度的升高，在相變溫度（Tc=68℃)發(fā)生從低溫單斜結(jié)構(gòu)向高溫四方金紅石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)，伴隨著電阻率和紅外光透過率的突變。這一特有的性質(zhì)使 VO2在眾多領(lǐng)域具有好的應(yīng)用前景。從上世紀(jì)八十年代開始的對(duì)VO2的摻雜研究表明:摻雜能明顯改變VO2薄膜的相變溫度，進(jìn)而影響其光電性能。因?yàn)閂O2的應(yīng)用中絕大多數(shù)都要求其相變溫度接近室溫，所以是否可以通過摻雜手段使其相變溫度降至室溫附近，并使摻雜薄膜的性能發(fā)生有利于

2、應(yīng)用要求的相應(yīng)變化是近來VO2薄膜摻雜改性的研究主題。
　　針對(duì)VO2薄膜的研究發(fā)展動(dòng)向和實(shí)踐的需要，本論文主要在摻入不同價(jià)態(tài)的過渡金屬雜質(zhì)（Zr4+以及Cr3+）對(duì)VO2薄膜性能產(chǎn)生的影響等方面進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。具體而言，本論文從事的主要工作如下：
　?。?）本文首先利用無機(jī)溶膠－凝膠法制備了含有4價(jià)鋯的VO2薄膜，通過改變摻雜濃度，測(cè)定了在不同摻雜濃度下VO2薄膜的電阻－溫度關(guān)系曲線。在此基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步探討了摻雜濃度與

3、VO2薄膜相變溫度、電阻突變數(shù)量級(jí)以及熱滯寬度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：隨Zr含量的增加，VO2薄膜的半導(dǎo)體－金屬轉(zhuǎn)變溫度和電阻突變數(shù)量級(jí)呈線性下降，同時(shí)，隨摻雜量的增加，VO2薄膜的熱滯寬度的變化規(guī)律是先減小后增大。
　?。?）本文以摻鋯為例，探討了不同的真空退火溫度對(duì)VO2薄膜的相變溫度、電阻突變數(shù)量級(jí)以及熱滯寬度有何影響。通過對(duì)比不同退火溫度下的測(cè)試結(jié)果可知：經(jīng)450℃退火后的摻雜 VO2薄膜與其它退火溫度所得的VO2薄膜相比，

4、具有較低的相變溫度以及較為明顯的電阻突變數(shù)量級(jí)。因此，在350～500℃之間，VO2薄膜的最佳退火溫度為450℃。
　?。?）最后，本文采用無機(jī)溶膠－凝膠法制備了含有3價(jià)鉻的VO2薄膜，研究了其摻雜量與電阻突變特性的關(guān)系。經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在開始階段，隨 Cr3+濃度地增加，VO2薄膜的相變溫度降低，當(dāng) Cr3+濃度達(dá)到一定值之后，其相變溫度隨濃度地升高而迅速上升。同時(shí)，VO2薄膜的電阻突變量隨 Cr3+濃度地增加而減小。而熱滯寬度的變