vo2相变薄膜的制备和应用研究

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1、中国科学技术大学硕士学位论文万方数据V02相变薄膜的制备和作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：应用研究陈飞虎核科学与技术邹崇文副教授二O一五年四月二十日万方数据Universit、ofScienceandTechI,q、ofChinaniversltyotCIenceandeCllnoloqyOt11Adissertationformaster’SdegreeTheGrowthofVOzPhaseTransitionThiFiImandItsn卜¨mIApplicationStudyAuthor’SName：FeihuChenSpeciality：NuclearS

2、cienceandTechnologySupervisor：Assoc．Prof．ChongwenZouFinishedtime：April20m，2015万方数据中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：雠签字日期：沙，厂、厂、彩中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，

3、即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。么开口保密(——年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：万方数据摘要二氧化钒(V02)是一种电子强关联体系的金属氧化物材料，它具有一阶可逆相变特性。在临界温度68。C附近，V02发生金属．绝缘相变(MIT)，由低温单斜相突变到高温四方相，相变前后电阻突变可高达4～5个量级，同时V02在相变前后对红外光的

4、透射具有调制作用，即由低温高透性变为高温高反性。正是由于这种接近室温的电学和光学突变性质，V02吸引了人们的广泛关注，使其在智能窗、光电开光、光电存储、红外激光辐射防护和非制冷红外探测器等领域有着极其广泛的应用前景。但是，一方面，由于V02的临界相变温度还是相对过高，极大的阻碍了V02材料在许多领域的广泛的应用，因此调控V02的相变温度(T。)，将T。调节到室温附近对解决V02应用的瓶颈问题就显得尤为重要。有许多的文献报道了T。能够通过如下三种方法得到有效的调控：一是高价金属离子掺杂来调控相变温度；二是通过薄膜内部或外部的应力来调控相变温度；三是构建V02场效应器件，

5、通过离子液来施加外电场，从而有效地降低V02的相变温度。另一方面，要想使二氧化钒具有更广泛的应用，我们还需要从V02薄膜与其他材料的复合方面着手，结合V02与其他材料的各种优势，使其更加具有实际利用价值。根据这样的思路，该论文的主要研究内容及其所取得的研究成果如下：(1)利用氧源分子束外延(OMBE)方法制备高质量的V02外延薄膜样品。OMBE能够精确地制备不同厚度高质量的V02薄膜，且通过精确控制钒和氧原子比，来实现不同价态的钒氧化物(VOx)薄膜的外延生长。此外，该薄膜样品制备方法的可重复率高，还IIiii备2英寸大面积的V02薄膜。’(2)通过在P．GaN单晶衬

6、底上制备高质量n型导电的V02薄膜得到P．n结型半导体器件。利用XRD以及Raman光谱来研究薄膜生长行为和物相成分，再借助高分辨同步辐射眇scanXRD来研究薄膜与衬底之间的界面匹配关系。同时通过在P．n结两端加上偏压来调控耗尽层内载流子浓度的方法来实现V02薄膜的金属．绝缘相变特性的调控。实验研究结果表明，p-n结耗尽层内电荷载流子浓度能通过外加偏压来控制，从而有效地调控V02的金属绝缘相变。通过构筑p-n结型器件，利用电场调控V02薄膜的相变这一创新思路有望在光电存储或传感器领域得到广泛的使用。(3)尝试开展了V02薄膜在石墨烯和HOPG衬底上的生长研究，制备出

7、了可转移的V02／HOPG或V02／grapheme复合薄膜。同时探究了V02／grapheme和万方数据摘要V02／HOPG复合异质结构在智能窗领域的应用；尝试利用V02薄膜在适当条件下退火的方法制备V205／V02钒氧化物异质结构，并初步研究了V02与V205复合材料在红外探测器领域的应用。关键词：二氧化钒金属一绝缘相变薄膜复合材料相变温度分子束外延P型氮化镓同步辐射X射线衍II万方数据AbstractABSTRACTVanadiumdioxide(902)，atypicalstronglycorrelatedmaterial，showsafir