二氧化钒在红外自适应隐身技术中的应用

二氧化钒(VO2)是一种热致可逆相变氧化物,在约68℃时发生由半导体态向金属态的一级位移型相变,同时伴随着显著的电学、磁学、光学特性的变化,且相变温度可通过掺杂调节。制备了二氧化钒粉体和薄膜材料,分别研究了两种材料的热致红外发射率变化特性;采用热像仪拍摄了二氧化钒涂层和薄膜不同温度的红外热图,探讨了其在隐身技术中的应用。结果表明:二氧化钒涂层和薄膜在相变前后具有主动控制自身辐射强度的特性,在红外自适应隐身技术中具有一定的应用前景。     

利用同步测量研究二氧化钒薄膜的电学与光学相变特性

利用射频磁控溅射方法在蓝宝石衬底上制备了氧化钒薄膜,X射线衍射的测量结果表明薄膜的主要成分是多晶二氧化钒.实现了二氧化钒薄膜半导体-金属相变过程的电阻和五个不同波长下薄膜反射率的同步测量.实验结果表明,电学和光学测量都在相变过程中出现回滞曲线,但是二者的表现形式有明显差别.当用光学方法探测时,同一次相变过程中不同区域的反射率曲线几乎完全重合,证明了薄膜样品的均匀性.     

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。     

不同升温热处理方式二氧化钒薄膜的制备与光学相变性能

采用双离子束溅射方法制备氧化钒薄膜,分别利用常规和快速两种升温方式对氧化钒薄膜进行热处理,利用傅里叶变换红外光谱技术对热处理后氧化钒薄膜的变温光学透射性能进行测试,并对5μm波长处透过率随温度的变化曲线进行相变特性分析.实验结果表明,经过常规和快速升温热处理后均获得了二氧化钒薄膜;快速升温热处理后得到的薄膜中二氧化钒晶粒较小,尺寸分布均匀;而常规升温热处理后的二氧化钒薄膜中晶粒尺寸分布较宽、常规和快速升温热处理后,氧化钒薄膜的光透过率均存在可逆突变特性,变化幅度均超过60%.相变性能分析结果表明,快速升温热处理获得的二氧化钒薄膜相变持续的温度宽度较大,光学相变温度为63.74℃,高于常规升温热处理的60.31℃.     

钽掺杂对二氧化钒多晶薄膜相变特性的影响

将Ta_2O_5与V_2O_5均匀混合,压制成溅射靶,用离子束增强沉积方法在二氧化硅衬底上沉积掺Ta氧化钒薄膜.在氮气中适当退火,形成掺杂二氧化钒多晶薄膜.X射线衍射结果显示,薄膜具有单一的(002)取向.XPS测试表明,膜中V为+4价,Ta以替位方式存在.温度-电阻率测试表明,薄膜具有明显的相变行为,原子比为3%的Ta掺杂后,二氧化钒多晶薄膜相变温度降低到约48℃.Ta原子的半径大于V原子的半径,Ta的掺入在薄膜中引入了张应力;5价Ta 替代4价V,在d轨道中引入多余电子,产生施主能级,这些是掺钽二氧化钒多晶薄膜相变温度降低的原因.     

射频磁控溅射氧化钒薄膜的结构与性能研究(英文)

以非制冷微测辐射热计型红外探测器应用为需求背景,采用射频磁控溅射技术在300℃低温条件下制备了氧化钒薄膜。采用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、能量色散谱(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)技术表征了薄膜的结晶状态、微观结构与化学组成。采用四探针技术研究了薄膜的电学性能。结果表明该薄膜主要为非晶态的二氧化钒(VO2),并具有光滑的表面形貌。这种非晶VO2薄膜在22～100℃温度范围内不存在半导体-金属相变。100 nm厚的非晶VO2薄膜室温下的面电阻为600 kΩ/□,同时表现出-2.1%/℃的较高电阻温度系数(TCR),这表明该薄膜有希望用于非制冷微测辐射热计型红外探测器。     

用随机阻抗网络模拟纳米热致变色VO2薄膜的电阻温度特性

用反应离子束溅射法制备了低相变点(45℃)纳米二氧化钒(VO2)薄膜,并利用随机阻抗网络模型来模拟其电阻-温度特性.在模拟过程中,该薄膜被等效为一个由半导体相和金属相微粒随机分布组成的复合系统.氧化钒薄膜电阻温度特性的模拟结果与实验测量值在整个温度变化范围(10～75℃)十分吻合.这一结果表明,氧化钒薄膜在温度变化过程中发生相分离,且半导体相微粒和金属相微粒之间相互竞争导致了氧化钒薄膜电阻的突变.     

退火对IBED氧化钒薄膜结构和性能的影响

对离子束增强沉积(IBED)氧化钒薄膜作不同条件的退火，用X射线衍射分析薄膜的晶体结构；用电阻．温度测试分析了薄膜的热电阻温度系数。实验发现，沉积薄膜存在一个形成二氧化钒结构的临界结晶温度，该温度随薄膜制备时离子束增强沉积条件的不同而改变。退火温度低于临界结晶温度时，很难使薄膜结晶成二氧化钒结构；高于临界温度较多的退火或形成VO2结构后再长时间退火，都会使VO2多晶薄膜中的钒分解降价，使薄膜的结构退化、性能变差。IBED多晶VO2薄膜在室温附近的电阻温度系数可达到4％／K以上。     

脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜的电学性能研究

室温下,采用脉冲直流反应磁控溅射技术在玻璃衬底上制备了氧化钒薄膜.研究了脉冲调制功率占空比对薄膜物相、表面形貌、组分和热敏电学性能的影响.X射线衍射测试结果表明在室温及不同占空比下生长的氧化钒薄膜均为非晶结构;原子力显微镜表面形貌测试表明降低占空比可以得到更加光滑的薄膜表面;X射线光电子能谱测试表明降低占空比能够在反应溅射气氛不变的情况下促进钒的氧化;对薄膜的热敏电学特性测试发现,在293～368 K,小极化子跳跃是脉冲反应磁控溅射氧化钒薄膜中主要的导电机制.     

离子束增强沉积法制备二氧化铪薄膜

利用离子束增强沉积(IBED)技术在硅衬底上沉积得到50nm的二氧化铪薄膜.卢瑟福背散射(RBS)的结果指出样品表面有过量氧元素存在.X射线光电子能谱(XPS)显示退火前后薄膜内部化学键没有变化.透射电子显微镜(TEM)表明界面处有非晶铪氧硅化合物生成.电子衍射(ED)显示所制备的二氧化铪薄膜呈现长程无序、区域有序的多晶态.实验为HfO2作为高k电介质在集成电路制造中的应用提供了一种简单有效的方法.     

退火工艺对微波等离子制备氮杂二氧化钒的影响

选用V_2O_5为前驱物,通过在玻璃片上镀膜,利用高纯氢作为气源、高纯氮作为掺杂物,采用微波等离子体增强法,在低温条件下合成了具有优良热致相变特性的氮杂二氧化钒(VO_(2-x)N_y)薄膜.经过退火工艺的处理,采用XRD、SEM、AFM和相变温度测试对样品进行表征,结果表明:退火后VO_(2-x)N_y薄膜的表面没有太大的变化,但是退火后样品表面有裂纹出现,薄膜的晶体颗粒大小呈现正态分布,颗粒尺寸较均匀.退火有利于增加其纯度,改善样品结晶度,晶体尺寸长大,并且样品的相变温度降低,幅度约为8℃.

Abstract：

Using V_2O_5 as molecular precursors, high pure hydrogen as the gass supply and high pure nitrogen as adulterant, VO_(2-x)N_y thin films with good thermal induced phase transition property were fabricated by synthesized at low temperature with microwave Plasma enhanced technology through coating films on glass slice. The yielded samples were characterized by X-ray Diffraction (XRD), SEM,AFM and transformation temperature test. The results show that after annealling, the surfaces of VO_(2-x)N_y films do not have obvious change, while there are cracks appearing on the surfaces of the samples, the grains of thin films present normal distribution, and the dimension is quite uniform. Annealling can enhance the purity and advance the crystallinity of the thin films, meanwhile, the dimension of crystal grows up and the phase transition temperature of the samples decreases with a range of 8 ℃.     

Solid-phase Crystallization of Hydrogenated Amorphous Silicon on Glass Substrates

Amorphous silicon films prepared by PECVD on glass substrate have been crystallized by conventional furnace annealing and rapid thermal annealing（RTA）, respectively. From the Raman spectra, X- ray diffraction and scanning electron microscope, it is found that the grain size is crystallized at 850 ℃ in both techniques. The thin film made by RTA is smooth and of perfect structure, the thin film annealed by FA has a highly structural disorder. An average grain size of about 30 nm is obtained by both techniques.     

纳米VO2薄膜相变特性的红外透射表征研究

采用双离子束溅射VOx薄膜附加热处理的方式制备纳米VO2薄膜,利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对其结晶结构和表面形貌进行了测试,利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对热驱动下纳米VO2薄膜相变过程中的光学性能进行测试与分析。实验结果表明,经400℃N2热处理后,获得了由纳米颗粒组成的VO2薄膜;在所测试的红外波段,纳米VO2薄膜内颗粒发生相变的初始温度随波长的增加而升高,薄膜的相变温度点随波长增加也逐渐升高。     

An MWCNT-doped SnO_2 thin film NO_2 gas sensor by RF reactive magnetron sputtering

An MWCNT-doped (multi-walled carbon nanotube) SnO_2 thin film NO_2 gas sensor, prepared by radio frequency reactive magnetron sputtering, showed a high sensitivity to ultra-low concentrations of NO_2 in the parts per billion range. X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM) characterizations indicated that the MWCNTs were affected by the morphology of the SnO_2 thin film and the particle size.The properties of the MWCNT-doped SnO_2 sensor, such as sensitivity, selectivity, and response-recovery time, were investigated. Experimental results revealed that the MWCNT-doped SnO_2 thin film sensor response to NO_2 gas depended on the operating temperature, NO_2 gas concentration, thermal treatment conditions, film thickness, and so on.The mechanism of the gas-sensing property of the MWCNT-doped SnO_2 thin film sensor was investigated and showed that the improved gas-sensing performance should be attributed to the effects between MWCNTs (p-type) and SnO_2 (n-type) semiconductors.     

射频反应磁控溅射掺杂MWCNTs的SnO2薄膜NO2气敏传感器的研究

采用射频反应磁控溅射方法制备了氧化锡/多壁碳纳米管（SnO2/MWCNTs）薄膜材料,并在此基础上研制NO2气敏传感器。采用X射线衍射仪（XRD）、X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）来研究WO3/MWCNTs材料的表面形貌、表面化学状态、表面化学元素等材料特性,研究结果表明MWCNTs已经掺杂进SnO2材料,合成的SnO2/MWCNTs气敏传感器表现出对低浓度（甚至低于10ppb）的NO2气体有较高的灵敏度和较好的反应-恢复特性,并解释了该传感器的工作机理是基于pn结（P型MWCNTs和N型SnO2)作用的结果。     

纳米ZnO薄膜的热蒸发法制备及其光电特性研究

以醋酸锌为原料、O/Ar的混合气体为携载气体,在500℃的温度下应用热蒸发法在p型Si基片上生长纳米ZnO薄膜,并研究了其形貌、结构和光电特性.X-射线(XRD)衍射结果显示所制备ZnO纳米晶体呈六角纤锌矿结构;扫描电子显微镜(SEM)观察发现生长的Zn0薄膜平整均匀,纳米晶体颗粒平均尺寸为25nm.应用紫外-可见光吸收谱分析了其吸收特性,发现该ZnO薄膜在紫外波段具有很强的吸收,其吸收边位于320nm处.由于量子限制效应,与体材料相比,该吸收边存在明显的蓝移.应用光致发光谱(PL)研究了其发光特性,发现该ZnO薄膜在近紫外以及蓝-绿光波段具有强烈的受激发射.最后,还研究了ZnO薄膜的电容-电压(C-V)特性.     

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。     

Material and electrical properties of electroless Ag-W thin film

Thin Ag-W films were prepared on Si (100) substrate and on metal (Ag and Co) seed layers by electroless technology for ULSI applications. The thin film electrical and physical parameters were studied as a function of the film composition. The thin film composition depends on the electroless bath formula. The role of the tungsten in silver matrix was studied via measurements of the film microhardness and thermal stability as function of the composition. The Ag-W films, thicker than 200 nm, exhibited a specific electrical resistivity of about 2μΩ* and a reflectivity larger than 90%. These films have not corroded in air at temperatures up to 200°C (thermal stable). Therefore, we assume that silvertungsten films can be used for applications where reliable conducting thin films is required, such as packaging and interconnects for microelectronics.