论文摘要
二氧化钒（VO2）是一种具有热致相变特性的金属氧化物。随着温度的升高,大约在68℃附近会发生从低温半导体相到高温金属相的可逆转变,同时伴随着光、电、磁性能的突变。这一特有的性质决定了VO2具有较高的潜在应用价值和广阔的应用前景,如温度传感、环境检测、资源探测、传感器等领域。因此对该领域的研究具有十分重要的科学价值,目前已成为国内外功能材料研究的热点。通过掺杂可以降低薄膜的相变温度,使得氧化钒薄膜具有更广泛的应用。本文以氧化钒薄膜为研究对象,采用直流反应磁控溅射法制备氧化钒热敏薄膜,借助XRD、XPS、SEM、AFM及FT-IR等手段对氧化钒薄膜的形貌、微结构等进行表征,重点研究了氧化钒薄膜的方阻及其随温度的变化特性,即薄膜的热敏性能。此外,对氧化钒薄膜的光学性能也进行了探讨,并利用磁控溅射法对氧化钒薄膜进行了钨掺杂。论文主要包括以下几方面内容:1.在高氧工艺条件下溅射制备氧化钒薄膜,研究了不同基片温度对薄膜形貌、微观结构及光电性能的影响。基片温度的变化直接影响膜层的生长及性能,基片温度的升高会导致薄膜方阻的减小和光学带隙的降低。2.制备VO2薄膜,研究了不同退火气氛、退火时间对氧化钒薄膜电性能的影响,退火可以减少薄膜的缺陷,提高薄膜的结晶性,改善薄膜的性能。实验结果表明,退火改变了薄膜的分子结构及形貌,进而对薄膜的电学性能产生影响,选择合适的退火条件可以获得性能优良的VO2薄膜。3.尝试利用直流磁控溅射设备,制备了具有夹层结构（VO2/VWOx/VO2）的复合薄膜,在氧气氛围下对薄膜进行原位退火处理,经复合薄膜各层间氧扩散充分后,制备掺钨氧化钒薄膜。研究在不同的氧流量、退火时间及掺杂条件下,掺钨氧化钒薄膜的光电性能,经掺钨后薄膜的热滞回线变窄,室温方阻温度系数可以提高到-3.5%/℃。通过以上的研究,我们对氧化钒薄膜的制备,结构及性能有了进一步的了解,从微观结构探讨了相关工艺参数对其性能的影响,并尝试对氧化钒薄膜进行掺钨的研究,为氧化钒薄膜的应用做了较为有意义的基础研究工作。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 引言1.2 氧化钒的晶体结构和性质1.3 氧化钒的相变特性2 薄膜的相变特性'>1.3.1 VO2薄膜的相变特性2 薄膜相变的理论'>1.3.2 关于VO2薄膜相变的理论205 的性质及相变特性'>1.3.3 V205的性质及相变特性1.4 氧化钒薄膜的应用1.5 国内外磁控溅射制备氧化钒薄膜的研究动态1.6 课题研究的目的和意义第二章 氧化钒薄膜的制备及掺杂原理2.1 氧化钒薄膜的制备方法2.2 氧化钒薄膜的掺杂2.2.1 掺杂理论2.2.2 掺杂方法2.3 薄膜的分析测试方法2.3.1 电学性能分析2.3.2 表面形貌分析2.3.3 结晶组份分析2.3.4 光学性能分析第三章 磁控溅射制备氧化钒薄膜3.1 磁控溅射原理205 薄膜'>3.2 高氧溅射制备V205薄膜3.2.1 实验内容3.2.2 溅射装置3.2.3 基片的清洗3.2.4 薄膜的工艺流程3.3 高氧条件下制备氧化钒薄膜特性研究3.3.1 氧化钒薄膜的组份及价态分析205 的晶相分析'>3.3.2 V205的晶相分析205 的形貌分析'>3.3.3 V205的形貌分析205 的光学特性分析'>3.3.4 V205的光学特性分析205 的电学特性分析'>3.3.5 V205的电学特性分析2 的制备及性能分析'>3.4 VO2的制备及性能分析3.5 结果与分析3.5.1 退火对氧化钒薄膜晶相的影响3.5.2 退火对氧化钒薄膜的形貌影响3.5.3 退火对薄膜分子结构的影响3.5.4 退火对氧化钒薄膜电学性能的影响3.6 本章小结第四章 磁控溅射制备掺钨氧化钒薄膜4.1 实验方案4.2 掺钨氧化钒薄膜的电学特性分析4.2.1 氧流量对薄膜电学性能的影响4.2.2 退火时间对薄膜电学性能的影响4.2.3 W 的溅射时间对薄膜电学性能的影响4.3 薄膜的光学性能分析4.3.1 氧分压对薄膜光学性能的影响4.3.2 不同W 溅射时间对薄膜光学性能的影响4.4 本章小结第五章 结论和展望5.1 结论5 薄膜'>5.1.1 高氧溅射制备V205薄膜2 薄膜退火特性研究'>5.1.2 VO2薄膜退火特性研究5.1.3 掺钨氧化钒薄膜探讨5.2 展望致谢参考文献攻读硕士期间取得的研究成果
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