有機SOL-GEL法制備摻雜氧化釩薄膜及其電學(xué)性能研究.pdf

1、二氧化釩薄膜是一種新型熱敏功能材料，這種材料的顯著特點是，伴隨溫度上升，當(dāng)溫度提高到大約68℃，將從畸變金紅石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆浇鸺t石結(jié)構(gòu)，即從半導(dǎo)體態(tài)轉(zhuǎn)為金屬態(tài)。這樣的轉(zhuǎn)變帶來了電阻率和紅外光透過率這些性質(zhì)的改變，由于二氧化釩薄膜的這種特殊的性質(zhì)，這種材料在光信息存儲、光電開關(guān)和智能窗這些方面，有非常廣闊的應(yīng)用價值。另外，研究也發(fā)現(xiàn)，如果把微量的其他元素以雜質(zhì)的形式注入二氧化釩薄膜中，可以導(dǎo)致發(fā)生相變的溫度點改變，特別的是，當(dāng)摻入少量的高

2、價態(tài)雜質(zhì)元素時，薄膜的相變溫度降低。
　　 針對氧化釩薄膜的研究發(fā)展動向和實踐的需要，本論文以摻雜為研究重點，分別摻入了兩種金屬雜質(zhì)離子：Mo6+以及W6+，研究了摻雜對VOx薄膜電學(xué)性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。主要工作如下：
　　 首先利用有機sol-gel法分別制備了同為6價態(tài)的摻鉬和摻鎢的VOx薄膜，利用四探針測試儀及橢偏儀等分別測量所制備薄膜樣品的方阻和厚度。通過改變摻雜濃度，測定了在不同摻雜濃度下VOx薄膜的

3、電阻—溫度關(guān)系曲線，并且分析了摻雜濃度、膜厚等因素對薄膜方阻以及薄膜均勻性的影響。結(jié)果表明，Mo原子和W原子摻雜均可有效地降低氧化釩薄膜室溫方阻，并且提高薄膜的室溫TCR。但是W原子摻雜比Mo原子摻雜能更有效地提高薄膜這兩方面的電學(xué)性能。研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Mo元素?fù)诫s濃度增加到10％，W元素?fù)诫s濃度增加到5％，薄膜方阻增加，TCR卻反而降低，即出現(xiàn)重?fù)诫s的問題。另外，研究發(fā)現(xiàn)，和未摻雜的情況相比，兩種摻雜的薄膜電阻均勻性較好，說明摻雜對薄膜

4、的均勻性均有一定改善作用。
　　 其次，分別對兩種摻雜氧化釩薄膜成分進(jìn)行了XPS微觀分析。實驗表明，薄膜中的雜質(zhì)元素是以Mo6+和W6+的形式存在，均未在制備過程中參與化學(xué)反應(yīng)。通過分析發(fā)現(xiàn)，摻入雜質(zhì)取代了氧化釩的部分V4+，兩種雜質(zhì)的摻入有利于提高V5+到V4+的轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而使得釩離子的平均價態(tài)降低。同時比較了兩種摻雜元素氧化釩薄膜的XPS窄程掃描圖，在此基礎(chǔ)上從微觀角度分析了摻雜的不同對氧化釩薄膜的影響。
　　 論文