濺射氧化耦合法合成W摻雜VO2納米薄膜及其性質(zhì)的研究.pdf

1、VO2薄膜作為一種溫度相變特性的功能材料，具有較高的熱電阻、溫度系數(shù)，一直被科學(xué)界廣泛關(guān)注。當(dāng)溫度近68℃時(shí)，VO2薄膜發(fā)生從低溫單斜結(jié)構(gòu)向高溫四方金紅石結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變并伴隨光學(xué)、磁學(xué)、電學(xué)性質(zhì)的可逆性突變，由于這種特性，使得VO2薄膜具有廣泛的應(yīng)用。但由于VO2的相變溫度(Tc)近68℃，限制了VO2的一些應(yīng)用，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)VO2納米薄膜具有一些更優(yōu)異的性能。因此，尋求更簡單的方法合成高質(zhì)量、低相變溫度(室溫附近)的VO2納米薄膜是近來VO2

2、薄膜的研究熱點(diǎn)。
　　 研究表明通過對VO2摻雜可以將相變溫度降低到室溫甚至室溫以下。本文采用濺射氧化耦合法，以Al2O3(001)為基底，制備了W摻雜VO2納米薄膜；首先，通過對不同氧化溫度下樣品的研究可知，W摻雜VO2納米薄膜最佳氧化溫度為430℃；其次，采用四探針測試儀測試了薄膜在不同溫度下的方塊電阻，從而確定了VO2和W摻雜VO2納米薄膜的相變溫度從68℃下降至40℃：然后，運(yùn)用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線光電子能譜

3、儀(XPS)分別對薄膜的微觀結(jié)構(gòu)以及組分進(jìn)行了分析；最后，利用紫外至紅外(250-2500nm)光譜儀測試了薄膜在常溫和高溫下的透過率并通過Film Wizard軟件對薄膜的透過率的擬合，獲得了薄膜的光學(xué)常數(shù)如：折射率(n)和消光系數(shù)(k)隨光電子能量(E)變化的關(guān)系曲線。根據(jù)電阻-溫度曲線和XPS測試結(jié)果，認(rèn)為W的摻雜量與薄膜相變溫度的變化量具有一定的線性關(guān)系；在W摻雜VO2納米薄膜中隨著W摻雜量的增加，薄膜的相變溫度逐漸下降，但相變

4、前后薄膜的電阻數(shù)量級變化量和紅外透過率改變量愈來愈不明顯；W摻雜VO2納米薄膜的光學(xué)折射率(n)和消光系數(shù)(k)相比VO2薄膜也發(fā)生有規(guī)律的變化。運(yùn)用公式分別計(jì)算出W摻雜VO2納米薄膜樣品的能帶，結(jié)果表明，隨著W的摻雜量的增加薄膜能帶逐漸下降。
　　 本論文也對濺射氧化偶合法(SOC)和目前常用的摻鎢二氧化釩薄膜的的制備技術(shù)進(jìn)行了較為全面的介紹和比較?？梢钥闯?，濺射氧化偶合法(SOC)對于其它制備技術(shù)來說，其突出優(yōu)點(diǎn)是成本低、成