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中国科学技术大学硕士学位论文 中国科学技术大学 硕士学位论文 V02相变薄膜的制备和 应用研究 作者姓名： 陈飞虎 学科专业： 核科学与技术 导师姓名： 邹崇文副教授 完成时间： 二O一五年四月二十日 万方数据 Universit、of Universit、ofot ScienceCIence andand TecheCllnoloqyI,q、ofOt 11 A d issertation for master’S deg ree The G rowth of VOz Phase Transition Th i Fi卜¨mIm and I Appl ication Study Author’S Name： Feihu Chen Speciality： Nuclear Science and Technology Supervisor： Assoc．Prof．Chongwen Zou Finished time： April 20m，20 1 5 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 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，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。 必威体育官网网址的学位论文在解密后也遵守此规定。 么开口必威体育官网网址(——年) 作者签名： 导师签名： 签字日期： 签字日期： 万方数据 摘要摘要 摘要 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， 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scan XRD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 摘要