氧化热处理对VO2薄膜红外光学相变特性的影响

采用直流磁控溅射法在硅基底上制备VO2薄膜,并对薄膜氧化热处理。分别对热处理前后薄膜进行X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)透射率测试,分析了热处理对VO2薄膜晶相成分与红外透射率相变特性的影响。实验分析表明,经热处理的VO2发生非晶态向晶态转变,单斜金红石结构VO2(011)晶体具有明显择优取向,晶粒尺寸均匀度提高,且薄膜的红外透射率具有明显相变特性,相变温度为60.5℃,3~5μm、8~12μm波段的红外透射率对比值达到99%,适合应用于红外探测器的激光防护研究。     

快速热处理对磁控溅射VO2薄膜光电特性的影响

采用反应磁控溅射法制备二氧化钒(VO2)薄膜,并对其进行快速热处理(RTP)。主要研究500℃快速热处理10、15、20s工艺条件下VO2薄膜结晶状况和光电性能的变化。在20℃～80℃温区内,应用四探针薄膜电阻测试方法和太赫兹时域频谱技术(THz-TDS)测量了各样品的电学相变特性和光学相变特性。结果表明,经过快速热处理的样品电学相变幅度均达到了2个数量级以上;THz波的透射率在半导体-金属相变前后的最大变化达到了57.9%。同时发现,热处理500℃,10s时VO2的电学和光学相变幅度相对要大,当热处理时间达到15s左右时薄膜的相变幅度变化不再明显。快速热处理时间的长短对热致相变温度点的影响较小,但热致电学相变和光学相变的相变温度点不同:光学相变的温度为60℃左右,电学相变温度则在56℃附近。     

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℃。     

VO2/TiO2复合薄膜的结构和红外光学性质研究

采用溶胶凝胶法在白云母沿（001）方向的解理表面制备VO2/TiO2热致相变复合薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）,X射线光电子能谱仪（XPS）,原子力显微镜（AFM）等手段分析了薄膜的微观结构和表面形貌,通过原位傅里叶变换红外光谱（in-situ FTIR）分析复合薄膜在不同温度下的红外透过率,研究其热致相变特性。结果表明,复合薄膜在云母解理面表面呈VO2（011）/TiO2（101）取向生长,表面致密平整。复合薄膜在金属-半导体相变前后表现出优异的光学开关效应,相变过程中的红外光（波长为4 m）透过率变化（Tr）为75.5%;相变过程陡然,透过率变化率（-dTr/dT）达15.7%/℃,滞回温宽减小到8 ℃。     

退火对不同基底上氧化钒薄膜电阻的影响

采用直流磁控溅射的方法分别在普通玻璃与硅片上制备了氧化钒薄膜,在大气及真空氛围下分别对样品采取了退火处理,测量了退火前后薄膜的电阻,结合样品的XRD图谱进行了分析。结果表明,在普通玻璃和硅片上均得到了V2O5薄膜。经过大气氛围退火处理后,薄膜的结晶度明显增强,硅片上薄膜的电阻明显变小,而玻璃基底上的薄膜电阻变化则不明显。在温度升高的过程中,Si片上薄膜电阻变化范围为56～0.54MΩ。而经过真空退火处理的薄膜其电阻均发生改变,升温过程中,玻璃基底与Si片上薄膜的电阻变化范围分别为52～16MΩ、4.3～0.46MΩ,说明经过退火后硅片上沉积的薄膜具有较好的电学性能。     

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℃。     

一种温控VO2射频开关及其特性研究

文中提出了一种温控二氧化钒(Vanadium Dioxide, VO₂)射频开关,在共面波导传输线上验证了其温度控制的开关特性。采用直流磁控溅射工艺在蓝宝石基底上形成70 nm厚的VO₂薄膜,并将其切成可独立控制的VO₂单元。将VO₂单元镶嵌在共面波导传输线中,通过改变外加温度来控制VO₂开关的电阻率,使其在高阻态和低阻态间切换,从而实现传输线的状态在“导通”和“关断”间切换。对由这种VO₂射频开关构成的器件进行了仿真设计和实验测试,仿真和测试结果吻合较好。温控VO₂开关具有低温截止射频信号、高温导通射频信号的特性,为可调微波器件的实现提供了新思路。     

热处理对SiO2薄膜折射率和吸收特性的影响分析

采用离子束溅射技术,在熔融石英基底上制备了SiO2薄膜,并通过椭偏光谱法和表面热透镜技术研究了热处理对其光学特性的影响。热处理对离子束溅射SiO2薄膜折射率影响较大,随着热处理温度增加,SiO2薄膜折射率先减小后增大,当热处理温度为550 ℃时,折射率达到最小。经过热处理后,SiO2薄膜的弱吸收均得到了降低,在2 ppm(1 ppm=10-6)左右,当热处理温度为550 ℃时,获得的SiO2薄膜弱吸收最小仅为1.1 ppm。实验结果表明:采用合适的热处理温度,能大大改善离子束溅射SiO2薄膜的折射率和吸收特性。     

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.     

VO2薄膜材料的变温光学性质及1550 nm激光防护性能研究

具有半导体-金属态相变性质的二氧化钒材料可用于光电探测器的激光致盲防护。本文报道了基于磁控溅射法制备二氧化钒薄膜材料的结构、形貌特性,以及在不同温度下的光学性质。使用椭偏光谱法测量了下可见-近红外波段二氧化钒材料的椭偏参数,利用Gaussian、Lorentz模型获取了薄膜在相变前的光学性质,结合Drude模型拟合获取了材料在相变后的光学特性,获取了材料在300~1 700 nm之间的变温折射率和消光系数等参数。变功率下1 550 nm红外激光透射率的实验测试研究表明,VO₂薄膜样品的相变阈值功率为12 W/cm²,相变前后透射率由51%减小到15%~17%,开关率69%。     

真空还原制备的VO_2热致相变薄膜光学性质研究

本文对不同衬底制备的VO2 薄膜进行了表面形貌测试 ,对其红外透射光谱和Raman光谱进行了研究 ,并进行 370nm -90 0nm波段的光透射测试以及 90 0nm波长的热滞回线特性测试 ,表明所制备VO2 薄膜具有优良的热致相变光学特性 ,薄膜为纳米结构 ,并且结晶状态不同的薄膜其Raman谱位置有明显改变 ,室温时的红外光谱表现出较好的红外振动特性。讨论了薄膜结晶状态对Raman位移的影响以及VO2 薄膜的红外光谱     

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。     

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。     

二氧化钒薄膜在激光防护上的应用研究

战场上激光武器的不断发展对激光防护提出了更高的要求。由于VO2薄膜的相变温度接近室温,具有良好的光电性能,成为相变材料中最有希望用于红外探测器的激光防护材料。介绍了VO2薄膜的光电特性,并探讨了其在激光防护应用方面的相关问题以及发展前景。     

退火温度对Cr-Si压阻薄膜电性能的影响

采用射频磁控溅射法在氧化铝陶瓷基底上制备了Cr-Si-Ni-Ti压阻薄膜,研究了不同退火温度对薄膜电性能的影响.结果表明:在溅射态及退火温度低于600℃时,薄膜为非晶态.随着退火温度的升高,薄膜的电阻温度系数(TCR)逐渐增大,应变因子(GF)先增大后减小,室温电阻率(ρ)则逐渐降低.在退火温度为300℃时,Cr-Si...     

新型VO_2相变薄膜的制备

采用离子束溅射和退火工艺制备了一种新的相变型薄膜VO2。此种薄膜的方块电阻为120～148kΩ,电阻-温度关系曲线显示该薄膜的相变温度接近室温。SEM分析表明,所制备的薄膜致密均匀。样品的明场透射电子显微图像显示,制备的薄膜是多晶薄膜,晶粒尺寸达到纳米数量级。XRD分析表明,该薄膜的成分中除了含有VO2外,还含有V2O5,说明该工艺制备的是含有VO2的混合物,而不是纯VO2薄膜。     

退火对用PLD法制备ZnO薄膜的发光影响

用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(111)和蓝宝石衬底上制备的氧化锌薄膜,在不同的退火温度和不同的退火氛围中进行了退火处理.退火温度及退火氛围对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响用X射线衍射(XRD)谱和光致发光谱进行了表征.实验结果表明,随着退火温度的提高,ZnO薄膜的压应力减小,并向张应力转化.在不同的退火温度退火...     

Structural and optoelectronic properties of nanostructured TiO2 thin films with annealing

About 480 nm thick titanium oxide (TiO₂) thin films have been deposited by electron beam evaporation followed by annealing in air at 300–600 °C with a step of 100 °C for a period of 2 h. Optical, electrical and structural properties are studied as a function of annealing temperature. All the films are crystalline (having tetragonal anatase structure) with small amount of amorphous phase. Crystallinity of the films improves with annealing at elevated temperatures. XRD and FESEM results suggest that the films are composed of nanoparticles of 25–35 nm. Raman analysis and optical measurements suggest quantum confinement effects since Raman peaks of the as-deposited films are blue-shifted as compared to those for bulk TiO₂ Optical band gap energy of the as-deposited TiO₂ film is 3.24 eV, which decreases to about 3.09 eV after annealing at 600 °C. Refractive index of the as-deposited TiO₂ film is 2.26, which increases to about 2.32 after annealing at 600 °C. However the films annealed at 500 °C present peculiar behavior as their band gap increases to the highest value of 3.27 eV whereas refractive index, RMS roughness and dc-resistance illustrate a drop as compared to all other films. Illumination to sunlight decreases the dc-resistance of the as-deposited and annealed films as compared to dark measurements possibly due to charge carrier enhancement by photon absorption.     

Effects of Cu/In ratio and annealing temperature on physical properties of dip-coated CuInS2 thin films

CuInS₂ thin films were prepared by sol–gel dip-coating method on glass substrates using 0.75, 1 and 1.25 ratios of Cu/In in the solution. The prepared films were annealed at 380 °C, 420 °C and 460 °C for 30 min under argon environment. The structural, optical, morphological and composition properties of those were investigated by X-ray diffraction (XRD), UV–vis transmittance spectroscopy and scanning electron microscopy with an energy dispersive X-ray spectrometer. The XRD results showed that the films exhibit polycrystalline tetragonal CuInS₂ phase with (112) orientation. According to the EDX results the Cu/In ratios of the films were respectively 0.65, 0.92 and 1.35 for the Cu/In ratios of 0.75, 1 and 1.25 in the solutions. The optical band gap was found to be between 1.30 eV and 1.43 eV, depending on Cu/In ratio.