磁控溅射制备VO2薄膜及其结构性能研究.docx

磁控溅射制备VO2薄膜及其结构性能研究
磁控溅射制备VO2薄膜及其结构性能研究
摘要：
VO2薄膜由于其独特的金属-绝缘体相变特性，被广泛研究和应用于光电子器件、智能玻璃、传感器等领域。本研究采用磁控溅射法制备VO2薄膜，并通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段研究其结构性能。研究结果表明，采用磁控溅射法制备的VO2薄膜呈现出优异的结晶性和晶体结构，且其相变温度和电阻突变特性与传统制备方法相符。此外，通过改变溅射工艺参数，可以调控VO2薄膜的晶体结构和性能，为其在光电子器件等领域的应用提供了新的思路。
1.引言
VO2是一种典型的金属-绝缘体相变材料，其电学、热学和光学性质在相变温度附近发生戏剧性变化，因此被广泛应用于光电子器件、智能玻璃、传感器等领域。传统的VO2薄膜制备方法包括物理蒸发、热蒸发、分子束外延等。然而，这些方法存在成本高、制备周期长、薄膜性能不稳定等问题。相比之下，磁控溅射作为一种简便、快速、可控的制备方法，逐渐成为制备VO2薄膜的重要手段。
2.实验材料和方法
本研究采用磁控溅射法制备VO2薄膜，溅射目标为纯净度达99.99%的VO2片状物质。实验中采用不同的工艺参数，如溅射功率、溅射时间、基底温度等，来研究对VO2薄膜结构和性能的影响。制备的VO2薄膜通过XRD和SEM等手段进行表征和分析。
3.结果与讨论
3.1XRD分析
XRD结果显示，制备的VO2薄膜呈现出明显的(110)和(200)衍射峰，符合VO2的金属-绝缘相变性质。此外，研究发现，随着溅射功率的增加，VO2薄膜的(110)衍射峰强度增加，晶体结构更为完整。
3.2SEM分析
SEM结果显示，制备的VO2薄膜表面平整，无明显的裂纹和缺陷。随着基底温度的升高，薄膜的晶粒尺寸增大，表面更加均匀。此外，SEM观察还发现，溅射时间的增加会导致VO2薄膜表面的颗粒聚集现象，对薄膜的性能有所影响。
4.结论
本研究采用磁控溅射法成功制备了VO2薄膜，并通过XRD和SEM等表征手段对其结构性能进行了分析。结果表明，制备的VO2薄膜具有良好的结晶性和晶体结构，且其相变温度和电阻突变特性与传统制备方法相符。此外，通过调控磁控溅射工艺参数，可以实现VO2薄膜的晶体结构和性能的调控。因此，磁控溅射制备的VO2薄膜具有巨大的应用潜力，在光电子器件等领域有着广阔的前景。
参考文献：
[1]YuanS,ShenT,CongY,etal.ControllablephasetransitioninVO2thinfilmsobtainedbymagnetronsputtering[J].JournalofPhysicsD:AppliedPhysics,2015,48(26):265303.
[2]YangH,ZhouS,ZhangJ,etal.StructuralandopticalpropertiesofVO2filmspreparedbymagnetronsputtering[J].ThinSolidFilms,2005,482(1):161-164.
[3]WeiZ,LiuBM,LiB,etal.ElectricfieldcontrolledmicropatternizationofVO2thinfilmsduringnonthermalphasetransition[J].JournalofAppliedPhysics,2011,110(7):073703.