氧化钒薄膜的制备及电学性质研究

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1、Y99五723渺≯8；戈学硕士学位论文题星一塾垡壑整壁的制备及电学性质研究作者至整完成日期．2壁鱼委垒曼屋——一培养单位四川大学指导教师专业研究方向授予学簋日期何捷副教授核技术及应用固体辐照效应牟．月日Y99{723塑型查型堂竺堡生一一．一彳氧化钒薄膜的制备及电学性质研究核技术及应用专业研究生：王静指导教师：何捷作为过渡金属元素，钒可以和氧以Uo，形式结合成多种氧化物，各种氧化钒薄膜以其优良的性能成为国内外功能材料研究的热点，具有广阔的应用前景。但由于钒的多价态，制备具有纯净化学计量比的氧化钒非常困难。本文利用真空蒸发一真空还原方法以高纯v20。粉末

2、为原料制备出纯度较高、结晶度好的几种主要的氧化钒薄膜(V：os、vo：(B)、V02(A)、V：03)，通过控制各个工艺参数(薄膜衬底材料、薄膜厚度、真空度、衬底温度、蒸发电流、蒸发时间、退火时间、退火温度等)来探索最佳制各条件，并运用各种测试方法对薄膜性能进行分析，研究各工艺参数对氧化钒薄膜晶体结构、表面形貌、V离子价态及电学性质等方面的影响。经过多次实验取得了一定成果。本论文的研究工作如下：1．研究了衬底温度和衬底材料对薄膜晶体结构和电阻温度系数的影响。发现衬底温度对退火后薄膜的晶粒生长影响不大。而单晶衬底利于氧化钒薄膜生长，且制备的薄膜较非晶衬

3、底具有较高的电阻一温度系数。2．研究了退火温度对氧化钒薄膜制备的影响。发现随退火温度升高，薄膜先后经历了单斜晶系V02(B)型一单斜晶系VO：(A)型一四方晶系V02一V扣，的变化，并对v02薄膜进行深入研究。研究发现，三种V伍薄膜中V均以旷为主，且VO,(A)型薄膜中矿+含量最高。薄膜电阻以退火温度4600C时为分界，低于4600c时，V侥(B)型薄膜电阻和电阻温度系数随退火温度升高而增大，高于460。C时，四方晶系V02薄膜电阻及其电阻温度系数随退火温度升高呈现相反的趋势。在460。C时，薄膜的电阻温度系数最大，能达到3．2％／oC．经查新说明，

4、使用这种工艺方法和条件制备各种氧化钒薄膜是本工作的创新。婴型查堂堡主堂垡丝塞3．制备出了四方晶系vo：薄膜，关于四方晶系V02薄膜至今还未见相关报道。通过XRD和XPS分析测试，我们认为四方晶型V晚薄膜是由V晚一V扣。的过渡晶型，并研究了其电阻一温度特性。4．研究了退火时间对薄膜制备和电阻一温度关系的影响，发现退火温度为4lO℃时，延长退火时间，得到的薄膜仍为VOw(B)型薄膜。而退火温度为530℃时，延长退火时间，氧化钒薄膜经历了四方晶系V仉薄膜一V。O；薄膜一V：吼薄膜的转变，即薄膜晶格之间的转变存在临界温度。当退火温度低于临界结晶温度时，很难降

5、低薄膜价态，高于临界温度退火时，长时间退火则会使薄膜中的钒分解降价。关键词：氧化钒薄膜，真空蒸发一真空还原方法，电阻一温度系数lI四川大学硕士学位论文StudyonPreparationandElectricalpropertiesofVanadiumOxideThinFilmsTechnologykApplicadonofNucleusPostgraduateWangJingAdvisorHejieVanadiumasatransitionelementcabcomposevarialVanadiumoxidesbyV。oTwithoxygenan

6、dVanadiumoxideshavebeenwidelystudiedbecauseoftheirexcellentcharacters．ButVanadiumhassomanyvalencethatVanadiumOxideswithstrictmetricarenotavailable．Inthispaper，goodcrystalthermal—sensitiveVanadiumoxides(V2仉，v谯(B)，m∞，V如)thinfiImsarepreparedfromV舡powderbyvacuumevaporationandvacuum

7、annealing．Weselectedthebestqualificationsbyexperimentingwithvariousfabricativeparameterssuchasunderlaymaterialandtemeprature，thinfilmthickness，vacut加ldegree，evaporationcurrent，evaporationtime，anealinghour，anealingtemperature．Thestructuralproperties，surfacemorphology，electricalp

8、roperties，andVionvalencestateofVOxthinfiImsweremeasure