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。     

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.     

相变型VO2薄膜的制备及其特性的研究

利用反应离子束溅射和后退火工艺制备一种新的相变型VO2薄膜,对该薄膜进行电学测试、XRD和光学透过率的测试。这种工艺制备出的相变型VO2薄膜相变温度更接近室温,XRD显示这种薄膜中有VO2、V2O5成分的存在。对这种薄膜的光学透过率测试表明,低温下薄膜的透过率是高温下薄膜透过率的近5倍。通过实验可以看出,氧气分压、退火温度、退火时间是影响制备新型相变型VO2薄膜的重要因素。     

光诱导氧化钒薄膜原位太赫兹波调制特性研究

采用磁控溅射及快速热氧化法在c-Al2O3基底制备出高质量的氧化钒薄膜。首先,分析结果表明所制备的氧化钒薄膜表面颗粒大小均匀,表面均方根粗糙度约为16.75 nm,主要成分为VO2和V2O5,V4+离子的含量为78.59%,所制备的氧化钒薄膜具有稳定的热致相变特性;其次,光诱导下薄膜的THz波调制特性研究结果显示,随着激励光功率增大,薄膜的THz透过率逐渐减小;最后,经过多次原位反复测试结果表明所制备的氧化钒薄膜具有稳定可逆的THz波调制特性,可应用于太赫兹开关和调制器等集成式太赫兹功能器件。     

氩氧比与退火温度对磁控溅射VO2薄膜结构与电学性能的影响

采用反应直流磁控溅射法,通过调控溅射过程中的氩氧比,在石英玻璃衬底上制备了氧化钒薄膜,研究了溅射气氛及后处理条件对其微结构与电学性能的影响.经450和500℃退火,薄膜中易形成VO2,而550℃退火时薄膜中会形成大量非4价的钒氧化物.薄膜在较高温度500℃下退火时结晶度增加,但薄膜颗粒之间的间隙更为明显,导致电阻率显著提高;同时其电阻率-温度曲线的热滞回线宽度较窄,在加热过程中相转变温度较高.当氩氧比中氧含量增加时,沉积的VO2薄膜中生成了少量非4价的钒氧化物.结果表明,反应磁控溅射法制备的氧化钒薄膜的微结构、电阻率、相变温度等特性与氩氧比和后退火温度密切相关.     

退火温度对二氧化钒薄膜红外透过率的影响

针对提高用溶-胶凝胶法制备的VO2薄膜的红外透过率的问题,提出了制备时的最佳退火温度.简要介绍了用无机溶胶凝胶法制备VP2薄膜的过程,对制备的VO2薄膜进行了差示扫描量热(DSC),X射线电子能谱仪(XPS)测试,分析了VO2薄膜的成分及相交温度.根据瑞利-高斯散射公式,通过散射截面与粒子密度计算和不同退火温度下薄膜透过率的测试,重点讨论了退火温度、晶粒尺寸和红外透射率三者的关系.     

VO2/FTO复合热致变色薄膜的制备及其光学特性

在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃衬底上采用直流磁控溅射的方法室温沉积纯钒金属薄膜,再在退火炉中经后退火工艺制备VO2/FTO复合热致变色薄膜,并对复合薄膜的结构及其光学特性进行研究.结果表明,导电玻璃上的FTO并没有改变VO2择优取向生长,但明显改变了VO2薄膜的表面形貌特征.与相同工艺条件下在玻璃衬底上制备的VO2薄膜相比,VO2/FTO复合薄膜的相变温度降低约18℃,热滞回线温宽收窄约4℃,相变前后的红外透过率分别约为42%和21%.说明复合薄膜既可明显降低相变温度和热滞宽度,又可增强VO2薄膜的红外调控能力.     

磁控溅射结合快速热处理制备相变氧化钒薄膜

采用直流对靶磁控溅射结合快速热处理工艺制备了具有金属-半导体相变特性的氧化钒(VOx)薄膜。利用XRD,XPS和SEM对薄膜结晶结构、薄膜中V的价态与组分及表面微观形貌进行分析,利用四探针测试法及太赫兹时域频谱系统对薄膜的电学和光学特性进行测量。结果表明:新制备VOx薄膜以非晶态V2O5为主;350℃,30 s快速热处理后,薄膜中V的整体价态降低,表面颗粒分布更加致密;500℃,30 s快速热处理后,薄膜中VO2(002)向单斜结构的VO2(011)转变,VO2(011)占主要成分,薄膜显示出明显的金属-半导体相变特性,方块电阻下降达到3个数量级,太赫兹透过率下降接近70%,热致相变性能良好。     

退火温度对二氧化钒薄膜红外

针对提高用溶胶–凝胶法制备的VO 薄膜的红外透过率的问题,提出了制备时的最佳退火温度。简 要介绍了用无机溶胶凝胶法制备VO 薄膜的过程,对制备的VO 薄膜进行了差示扫描量热(DSC)、X射线电子能谱仪 (XPS)测试,分析了VO 薄膜的成分及相变温度。根据瑞利–高斯散射公式,通过散射截面与粒子密度计算和不同退火 温度下薄膜透过率的测试,重点讨论了退火温度、晶粒尺寸和红外透射率三者的关系。     

VO2/Al2O3复合膜系制备及其相变特性

钒的氧化物具有对温度敏感的半导体-金属可逆相变特性.在多种钒氧化合物中,VO2的相变温度点约为68℃,适用于很多应用领域.VO2长期暴露在空气中时,会被氧化.研究了通过制备VO2/Al2O3复合膜系来保持氧化钒薄膜的稳定性的方法.采用TFCalc薄膜设计软件,设计了VO2/Al2O3复合膜系.依据材料的折射率和消光系数,优化了膜系各膜层的厚度,分析了复合膜系的相变特性.采用磁控溅射方式制备了氧化钒薄膜,再通过氧氩混合气氛热处理得到VO2占主要成分的氧化钒薄膜.在氧化钒薄膜上采用射频磁控溅射方法封装了120 nm厚的Al2O3膜.利用分光光度计测量分析了膜系的相变特性,Al2O3膜对VO2膜的相变性能影响很小.Al2O3膜适于VO2薄膜的封装.