氧化钒薄膜的制备及特性研究

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1、OpticalandElectricalProperties作者：李彦彩导师：吴柳朱亚彬北京交通大学2010年6月本学位论授权北京交通提供阅览服务同意学校向国(保密的学位论文签字日期中图分类号：0469UDC：538．9学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文氧化钒薄膜的制备及特性研究PreparationofVanadiumoxideThinFilmsandStudyonOpticalandElectricalProperties作者姓名：李彦彩导师姓名：吴柳、朱亚彬学位类别：理学学

2、号：08122159职称：教授、副教授学位级别：硕士学科专业：凝聚态物理研究方向：低维物理北京交通大学2010年6月致谢本论文的工作是在我的导师吴柳教授和朱亚彬老师的悉心指导下完成的，吴柳教授和朱亚彬老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来吴柳教授和朱亚彬老师对我的关心和指导。成正维教授在我研究生一年级时悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我极大的关心和帮助，在此向成正维老师表示衷心的谢意。刘依真老师和北京工业大学刘翠秀老师对于我的科研工作和

3、论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，邢鑫鑫、乔东坡等同学对我论文中的电学性质研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的父母家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学i2。中文摘要摘要：二氧化钒(V02)是一种被广泛研究的热敏材料，具有多种晶形。其中V02(M)具有热滞相变特性，随着温度的降低，大约在68。C附近，发生从金属到非金属(半导体)的性质突变，由于相变温度接近室温，且相变前后光学、电学性能变化幅度很大，在很多领域具有重要

4、的应用价值。而V02(B)在20．80。C不存在相变，具有适当的电阻和较高的电阻温度系数，可作为热敏电阻应用于很多领域。本工作采用射频磁控溅射方法制备欠氧的钒的氧化物薄膜，并在退火过程中对其加氧使其成为V02(M)薄膜，采用x．射线衍射(XRD)对薄膜进行表征，并用原子力显微镜(AFM)狈JI定薄膜表面形貌，研究了溅射过程中氧分压以及退火过程中温度对薄膜的影响。氧分压越高则薄膜含氧量越高，相同退火温度下薄膜吸氧量越大；退火温度越高薄膜吸氧量越大且薄膜晶粒越大。用四探针法测定电阻．温度曲线，此方法在普

5、通玻璃衬底上制备的薄膜相变前后电阻变化2个数量级，A1203晶体衬底只有1个数量级的变化。通过薄膜光透过率随温度变化曲线的测定现薄膜红外透过率变化明显大于可见光透过率的变化，适合应用于智能窗。本工作还采用磁控溅射方法在普通玻璃衬底上制备V02(B)薄膜，并在真空气气氛中对其退火，研究了溅射温度、退火氛围、退火温度及空气中退火速率对薄膜的影响。350．500。C间溅射温度越高，薄膜中V02(M)含量越少；退火最佳温度为500℃；空气气氛中退火的最佳温度在400℃；空气中退火最温速率为随炉冷却。制得的薄

6、膜平均TCR约为2％／K，电阻适当，可用于微射热计。关键词：二氧化钒薄膜；磁控溅射；相变；电阻温度系数；智能窗；微测辐计．』j匕塞交道太堂亟±堂僮论塞△垦墨至基△￡!ABSTRACTABSTRACT：V02materialisawidelyusedonthethermalmaterial，whileithasavarietyofcrystalstructures．V02(M)isakindofmetalliccompoundwhichundergoesametal．semiconductorphas

7、etransitionnear68℃．ForthecharacteristiesthatitsphasetransitiontemperatureiSneartoroomtemperatureanditSopticalandelectricalperformancehavechangedmuchduringphasetransition，V02(M)hasagreatnumberofpotentialapplications．Between20℃and80℃，V02(B)hasnophasetran

8、sition，butsuitableresistanceandhightemperaturecoefficientoftheresistance，whichareadvantagesforapplicationsasthermistor．Thisworkadoptradiofrequencyreactivemagnetronsputteringtopreparetheoxidefilmsofvanadium，andweaddOxygentoitandchangedit