在金属基底上制备具有相变特性纳米二氧化钒薄膜的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102181827A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102181827A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110080653.1C23C14/18(2006.01)(22)申请日2011.03.31B82Y40/00(2011.01)(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人梁继然胡明后顺保(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人曹玉平(51)Int.Cl.C23C14/08(2006.01)C23C14/35(2006.01)C23C14/58(2006.01)C23C28/00(2006.01)C23C16/40(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称在金属基底上制备具有相变特性纳米二氧化钒薄膜的方法(57)摘要本发明公开了一种在金属基底表面制备具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的方法，步骤为：(1)对硅基片表面清洗，(2)采用等离子体增强化学气相沉积方法在硅基片上生长二氧化硅薄膜，(3)采用磁控溅射方法，在二氧化硅/硅基片上沉积金属薄膜，(4)采用射频磁控溅射方法在金属表面制备氧化钒薄膜，(5)将制得的氧化钒/金属/二氧化硅/硅多层薄膜结构置于管式退火炉中于400-500℃热处理，得到具有相变特性的二氧化钒薄膜。本发明的方法可与MEMS工艺兼容，可控性能高，薄膜性能稳定，金属态与半导体态区别明显，相变过程连续可逆，可用于对其他微结构进行调控。本发明极大地拓展了二氧化钒薄膜在电子学、光学方面的应用范围。CN10287ACCNN110218182702181831A权利要求书1/1页1.一种在金属基底表面制备具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的方法，具有如下步骤：(1)对硅基片表面清洗；(2)采用等离子体增强化学气相沉积方法在硅基片上生长二氧化硅薄膜；(3)采用磁控溅射方法，在上述二氧化硅/硅基片上沉积金属薄膜；(4)采用射频磁控溅射方法在金属表面制备氧化钒薄膜，工艺条件为：本底真空度为-4(2-3)×10Pa，溅射时的工作气压为1-2Pa，所用功率为180W，溅射时间3-8分钟，Ar、O2气体流量分别为20和0.4SCCM；(5)将制得的氧化钒/金属/二氧化硅/硅多层薄膜结构置于管式退火炉中进行热处理，热处理温度为400-500℃，退火时间为1-2小时，从而得到性能良好的具有相变特性的二氧化钒薄膜。2.根据权利要求1的在金属基底表面制备具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的方法，其特征在于，所述步骤(1)对硅基片表面清洗采用标准半导体清洗工艺。3.根据权利要求1的在金属基底表面制备具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的方法，其特征在于，所述步骤(3)在二氧化硅/硅基片上沉积的金属薄膜，为金属TiN底电极、金属Ti底电极或者金属NiCr底电极。4.根据权利要求1的在金属基底表面制备具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的方法，其特征在于，所述步骤(5)的热处理温度为440℃，退火时间为1.5小时。2CCNN110218182702181831A说明书1/3页在金属基底上制备具有相变特性纳米二氧化钒薄膜的方法技术领域[0001]本发明是关于二氧化钒纳米薄膜的，具体涉及一种在金属基底表面制备具有相变特性的二氧化钒纳米薄膜的方法。背景技术[0002]自从1959年F.J.Morin首次发现VO2的热致相变特性以来，一直是相关领域研究热点之一。随着对氧化钒性质研究的逐渐深入，发现氧化钒具有13种不同的氧化物相，可以和氧结合形成多种氧化物，这些氧化物的晶格结构和空间排列各不相同，其中至少有8种氧化钒具有从低温半导体相到高温金属相的转换特性，转换温度约在-147～68℃处，其中二氧化钒(VO2)因其转化温度在室温附近而最具有吸引力。特别是近年来氧化钒薄膜材料的研究不仅克服了块状氧化钒材料伴随着相转换出现的体积变化导致的开裂现象及制备成本高的缺点，而且由于可以和半导体技术、微电子机械系统(MEMS)技术相结合制作出各种体积微小、工艺兼容、价格低廉的电学和光学开关器件、光存储器、传感器、固态电池阴极等，极大地拓展了二氧化钒薄膜在电子学、光学方面的应用范围。[0003]在二氧化钒薄膜的应用过程中，金属通常作为器件的电极出现，器件结构中存在金属和二氧化钒薄膜界面，金属电极是影响薄膜相变特性的重要因素，如何把二氧化钒薄膜制作在金属电极上，使其仍具有很好的相变特性成为了研究的重要内容。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种在金属基底表面制备具有相变特性二氧化钒纳米薄膜的方法，采用该方法制备的二氧化钒纳米薄膜具有良好的相变特性。[0005]本发明通过以下技术方案予以实现，工艺步骤如下：[0006](1)硅基片表面清洗，采