VO2制作工藝與相變特性研究.pdf

1、二氧化釩(VO2)由于在68℃會發(fā)生金屬-半導(dǎo)體相變而廣為人知,在發(fā)生金屬相變的過程中,VO2的晶格結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化,由低溫時的單斜相結(jié)構(gòu)變成高溫時四方晶紅石相結(jié)構(gòu),其電阻也會發(fā)生三到四個數(shù)量級的跳變。但是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)某種特殊形式的VO2,并不具備相變特性,卻呈現(xiàn)出近乎線性的電阻溫度系數(shù)(TCR)特性,它的成分為VOx或B相VO2。相變型的二氧化釩可用于太陽能智能窗、激光防護(hù)、光開關(guān)及光存儲等方面;高TCR并且電阻特性合適的二氧化釩可用于非

2、制冷紅外探測器;粉體(納米線)具備比薄膜更優(yōu)越的特性,它的結(jié)構(gòu)應(yīng)力更小,電阻跳變更大。分析了二氧化釩薄膜的相變機(jī)理,并簡要介紹了VO2薄膜在非制冷紅外探測器上面的應(yīng)用。本論文以氮化硅、氧化釩雙層膜系為基本框架,在硅基底上制備了Si3N4薄膜緩沖層,對其詳細(xì)工藝給出了研究;在硅片上制備了VO2薄膜,并對比分析得出制備B相VO2薄膜和M/R相VO2薄膜的最佳鍍膜參數(shù);對TCR走勢圖做出了線性曲線擬合,能得出平均 TCR值;通過 TCR多項(xiàng)式

3、曲線擬合,求導(dǎo)得到取零值,對應(yīng)相變溫度點(diǎn)。制備的VO2(M/R)薄膜相變前后電阻變化最大達(dá)到2個數(shù)量級,相變溫度約42℃,遲滯回線寬度約2-3℃;制備的VO2(B)薄膜電阻特性在數(shù)十千歐級別, TCR為-2.56％。采用水熱法制備了VO2(B)納米線,對其工藝做出了詳細(xì)研究,采用SEM對納米線進(jìn)行了形貌分析,產(chǎn)物的形狀呈窄帶狀,其寬度在100～150nm,長度在1μm左右,納米二氧化釩粉體顆粒分布并非很不均勻,形成了一定的堆積和團(tuán)簇,結(jié)