论文摘要
二氧化钒是一种具有热致相变特性的金属氧化物,随着温度的变化,大约在68℃附近,发生从低温半导体相到高温金属相的可逆相变。由于相变温度接近室温,且相变前后材料的光、电性能变化幅度较大,VO2在许多领域都有重要的应用价值。另外,VO2为纯电子型Mott-Hubbard相变材料,可以采用电子注入的方式来触发材料发生相似的相变效果,所以通过外加电场来场效应控制材料物理特性发生变化可以实现电光开关功能。本文重点研究了采用直流磁控溅射法制备VO2薄膜的工艺方法,在硅衬底上制备了多种不同工艺条件下的钒氧化物薄膜。通过X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、Raman散射光谱仪、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）、NKD薄膜分析仪等薄膜分析测试工具手段对这些样品成分、结构、表面形貌、光学特性等方面进行测试和分析,得出了钒氧化物薄膜制备工艺中的氧氩比和衬底温度等参量与薄膜性质的关系,得到了制备VO2薄膜的最佳工艺条件。通过光刻和刻蚀工艺在制作了基于VO2薄膜的电光开关器件,在外加电场控制下,用Raman光谱仪测试了器件的相变特性,用FTIR测试了器件的开关性能特性。发现在外加电压大小达到4V以上时可以使VO2薄膜发生相变,且器件的反射率急剧增大,实现了开关功能。