论文部分内容阅读
二氧化钒在68℃发生可逆相变，伴随着相变，VO2的电导率、红外光透过率、电阻率和反射率等物理性质都会发生突变，从而使VO2在智能温控、热敏电阻、光电开关、红外探测等领域具有广泛的应用前景。由于钒拥有丰富化学价态和VO2相结构的多样性，且VO2(M)薄膜的物理性能对生长条件和微观成分非常敏感，因此，探索不同衬底及沉淀条件对薄膜结构以及物性的的影响是一项很有意义的研究工作。
本文采用射频磁控溅射技术在单晶硅和玻璃基底上生长出高质量VO2薄膜，对薄膜的相结构和微观形貌进行表征，研究了薄膜的光学性能，包括光学常数和红外透射率等，分析了薄膜的相变机理以及影响其相变过程的因素。研究结果表明:在不同的溅射气体压强下，Si衬底上所生长的VO2均为M相;而玻璃衬底上获得为混合相钒氧化合物，且随着压强的增大，钒的价态有升高的趋势，这是玻璃衬底的非晶结构和自身的氧化物组成所导致;相对于玻璃衬底，镀Au膜过渡层的玻璃衬底更有利于M相VO2晶粒的形成。研究发现Si衬底上薄膜相变温度随着溅射气压的降低而降低，而相变幅度变化不大，分析表明低气压下薄膜中V3+的增加是导致VO2相变温度降低的主要原因;而玻璃衬底相变温度仅略为降低，相变前后幅度有所减小。随着溅射气压的增大，VO2的颗粒尺寸增大，折射率降减小，薄膜厚度减小。随着氧分压的增大VO2薄膜相变前后红外透射率变化幅度减小，但吸收峰的峰位不变。另外，由非晶氧化钒退火处理获得的M相VO2的相变中心温度不变，相变温区很窄。