反應(yīng)磁控共濺射金屬摻雜的V2O5薄膜的制備及特性研究.pdf

1、釩氧化物由于具有很多優(yōu)異的物理和化學(xué)特性，作為一種重要的功能材料，引起研究人員的廣泛關(guān)注。V2O5在V-O體系中是最穩(wěn)定的相，具有層狀結(jié)構(gòu)。V2O5作為n型半導(dǎo)體，具有較寬的光學(xué)帶隙，因此表現(xiàn)出優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。摻雜金屬后的V2O5薄膜在晶體結(jié)構(gòu)、電學(xué)特性和光學(xué)特性等方面有顯著變化，并得到更廣泛的應(yīng)用。
　　利用直流反應(yīng)磁控濺射方法，分別在Si(100)和玻璃基底上，通過控制沉積參數(shù)制備了層狀結(jié)構(gòu)的V2O5薄膜。X射線衍

2、射(XRD)圖譜表明，在不對基底進(jìn)行加熱和基底溫度過高時，薄膜呈非晶態(tài);隨著工作壓強(qiáng)和氧氣流量百分比的增加，薄膜的擇優(yōu)取向由(710)轉(zhuǎn)變?yōu)?001)晶向。從掃描電子顯微鏡(SEM)圖像中可以看出，晶粒呈棒狀生長，平均晶粒長度約為0.5-0.8μm。通過拉曼光譜進(jìn)一步測試薄膜的結(jié)構(gòu)，位于145 cm-1處的拉曼特征峰，表明得到了層狀結(jié)構(gòu)的V2O5薄膜。X射線光電子能譜(XPS)表明，薄膜由V2O5單一晶相組成。通過四探針法測得V2O5薄

3、膜的方塊電阻大約為13.4-108 K，適合應(yīng)用于非制冷微測輻射熱計中。用紫外-可見光-近紅外分光光度計測試了薄膜的透射率，在可見光范圍內(nèi)透射率可達(dá)50％，光學(xué)帶隙約為1.7 eV。
　　采用射頻、直流反應(yīng)共濺射方法在不同基底上分別制備了Ti，Zn和Co摻雜的V2O5薄膜。通過XRD分析可以看出，金屬的摻入使薄膜的衍射峰位置向小角度移動，衍射峰強(qiáng)度增加。在硅基底上沉積的薄膜產(chǎn)生新的衍射峰對應(yīng)于V2O3的(104)晶面，晶粒尺寸范圍

4、為28.6-157.6 nm。在玻璃基底上沉積的薄膜產(chǎn)生新的衍射峰對應(yīng)于VO2(111)晶面，晶粒尺寸范圍為15.7-20.5 nm。掃描電子顯微鏡測試表明，Zn和Ti的摻入使晶?；ハ嘟Y(jié)合，從而形成尺寸較大的團(tuán)簇。摻雜后薄膜的拉曼峰向低頻移動，Zn摻雜V2O5薄膜的拉曼峰強(qiáng)度高于Ti摻雜V2O5薄膜，表明薄膜的結(jié)晶性較好。通過XPS分析金屬摻雜后的薄膜，表明金屬是以TiO2，ZnO，Co3O4形式存在于薄膜中。金屬摻雜后薄膜的方塊電阻減