VO2薄膜MTFET的红外吸收特性

论文摘要

VO2是一种固态相变材料,随着温度或电子浓度的变化,它的晶态结构会从半导体态相变到金属态,而且这种相变是可逆的。其相变前后电、磁、光性能有较大的变化,这使得它成为一种有前景的电/光转换、光存储、激光保护和智能窗材料。本文简单介绍了直流磁控溅射法制备VO2薄膜的原理及过程,通过XRD,FTIR,Raman光谱,FSEM,XPS等一系列测试,得到氧化钒薄膜内部组成成份的信息及膜系的红外吸收特性,分析了不同条件下样品薄膜的结晶状况及样品成分,重点讨论了氧氩气质量流量比、基片温度对制备薄膜成分、结构和性能的影响,研究了获得高含量VO2薄膜的最佳制备参量。通过在样品表面及背面制作电极,外加电场测试器件的Raman光谱和FTIR光谱,研究电场对VO2晶体状态及红外性能的影响。红外特性的模拟由Lorentz多谐振模型出发,得到器件材料α-SiO2,α-SiN:H,VO2,Al的介电常数,进而得到光学常数,用菲涅尔系数矩阵法计算膜系的红外吸收光谱;通过不同条件下器件的吸收光谱,研究α-SiO2和α-SiN:H薄膜中的光学声子吸收对器件红外吸收特性的影响,分析器件红外吸收特性与α-SiO2钝化层几何厚度的关系,得到钝化层几何厚度为对应中心波长10μm且经位相修正后的λ/4n时器件的红外吸收光谱,研究VO2相变对器件红外吸收特性的影响,与α-SiN:H钝化下的器件红外吸收特性作比较。得到的结果表明,器件要在中心波长处取得最大的红外吸收率,需要优化α-SiO2钝化层几何厚度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 概要
• 1.1 引言
• 1.2 二氧化钒的相变原理及特性
• 1.3 薄膜主要制备方法简介及其比较
• 1.4 二氧化钒的应用
• 1.5 本章小结
• 2 二氧化钒薄膜制备
• 2.1 准备衬底
• 2.2 磁控溅射镀膜
• 2.3 样品成品
• 2.4 制作器件电极
• 2.5 本章小结
• 3 样品性能测试
• 3.1 测试原理
• 3.2 不加电场测试
• 3.3 外加电场测试
• 3.4 本章小结
• 4 红外吸收特性模拟
• 4.1 器件模型及材料光学常数
• 4.2 菲涅尔系数矩阵法
• 4.3 模拟结果及分析
• 4.4 本章小结
• 5 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表论文目录