Ti、Y掺杂对氧化钒薄膜结构与性能的影响

发布时间：2018-05-10 11:45

  本文选题：氧化钒薄膜 + 掺杂　； 参考：《电子科技大学》2015年硕士论文

【摘要】：由于二氧化钒在室温附近(~68℃)半导体-金属相变带来的光电性能突变,使其在许多领域如光电开关、智能窗、光学存储等都有极大的应用潜力。但二氧化钒多晶薄膜普遍存在相变滞洄宽度大等问题,这将限制其在灵敏度要求高的温度响应特性场合的应用。因此,二氧化钒多晶薄膜相变特性的调控近年来受到国内外众多学者的广泛关注。本文围绕二氧化钒多晶薄膜相变特性,借助SEM、XRD、Raman、XPS等分析表征手段,探索Ti、Y掺杂对氧化钒薄膜微结构和相变特性的调控作用和机理。另外,由于氧化钒薄膜优良的性能而广泛用作高性能非制冷红外探测器的热敏薄膜材料,进一步提高其电阻温度系数(TCR)有助于提高器件灵敏度。本文基于Ti、Y掺杂对氧化钒薄膜性能的研究,以尝试寻求制备无相变、高TCR氧化钒热敏薄膜的新方法。论文主要研究内容及创新点归纳如下:(1)研究掺Ti对二氧化钒多晶薄膜微结构和相变特性的影响。结果表明:掺Ti对薄膜晶粒尺度有一定抑制作用。掺Ti对薄膜表面形貌的影响则表现出对掺杂量的依赖性:在掺Ti量较低(≤7.7at%)时,从未掺杂时的短蠕虫状颗粒变为球形或类球形颗粒;进一步增加掺Ti量,氧化钒薄膜的颗粒呈现出短棒和类球形相混合的形貌。掺Ti将显著抑制氧化钒薄膜的相变:相变滞洄宽度显著降低,相变幅度也明显降低。掺Ti量的进一步增加,将最终得到无相变高TCR(-4.42%/K)氧化钒薄膜。这为制备无相变高TCR的氧化钒热敏薄膜提供了一种新方法。(2)提出了通过掺Y制备无相变、高TCR氧化钒热敏薄膜的新方法。采用低温反应溅射工艺制备了不同Y含量的氧化钒薄膜。不退火的氧化钒薄膜呈现无定型结构特征,其电阻温度特性呈现无相变特征。掺Y后其TCR从未掺杂时的2.67%/K提高到3.63%/K;同时,掺Y也大大提高了氧化钒薄膜方阻的环境稳定性。(3)研究了掺Y对二氧化钒多晶薄膜微结构及相变特性的影响机制。采用低温反应溅射和原位气氛退火相结合的工艺,制备了掺Y二氧化钒多晶薄膜。薄膜中,Y以Y3+形式存在;掺Y和未掺杂二氧化钒薄膜都具有典型的单斜相晶体结构。掺Y显著抑制了薄膜颗粒尺度和晶粒尺度。但掺Y后氧化钒薄膜仍表现出典型相变特征。由于掺Y增加了相变时的异质成核密度,适当的掺杂可以将二氧化钒多晶薄膜的相变滞洄宽度从10.6℃降低至4.6℃。进一步增加掺Y量,其相变滞洄宽度又由于尺寸效应而逐渐增加,甚至接近于未掺杂氧化钒薄膜的相变滞洄宽度。
[Abstract]:Due to the sudden change of photoelectric properties caused by the semiconductor / metal phase transition of vanadium oxide near room temperature (68 鈩，

本文编号：1869175