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论文例文：智能激光防护材料-氧化钒薄膜生长与其光电性能研讨x论文范文：智能激光防护材料-氧化钒薄膜的生长与其光电性能研讨1绪论1.1氧化钒薄膜的基本性质常见的稳定的金属轨氧化物包括三氧化二轨(V2O3) , 二氧化机（V02)和五氧化二轨(V205)，这些金属饥氧化物具有特殊的晶体结构和显著的各向异性特征。
其中二氧化钒（V02)表现出独特的可逆的金属绝缘体相变，这种相变将导致V02的电、磁和光学性质会发生突变，比如在相变过程中其电阻率和红外线透射率的突变等等，因而在相变存储和智能激光防护的应用上具有极大的前景。
1.1.1氧化钮的晶体结构V02的晶体表现为以钒原子为基本结构的体心四方晶格结构，氧原子在其八面体的位置。
随着外界环境温度的改变，V02晶体会呈现出两种不同的结构，在温度低于341K(68°C时，具有单斜对称的畸变金红石结构（类似Mn02构型）。
..........1.2氧化飢薄膜的相变机理分析掺杂是在逐渐破坏V02薄膜半导体态的稳定性。
也就是说，通过掺杂离子对V02中氧离子或钒离子的取代来破坏v4+-v4+的同极结合。
在对V02薄膜进行掺杂时，主要通过掺杂的离子改变V02的晶格结构。
由此，在提高和降低相变温度时（主要研究相变温度的降低）需要选择适这的掺杂离子，从而得以保证既可以有效改变相变温度，又不会导致V02的相变跃迁的程度发生的太小。
研究表明，在绝缘相到金属相的突变过程中，薄膜的光学性能（吸收率、折射率等）也发生变化。
在未达到相变温度时，处于半导体态的薄膜对光子的透射率较高；而当温度超过相变温度时，金属相的薄膜将吸收外来的光子能量。
研究表明，当对薄膜进行掺杂时，对V02薄膜的金属相光学性能影响较小，而对其半导体相状态下的影响却较大。
主要原因在于，其能级上的电子受激发向导带跃迁，容易形成离域电子，导致掺杂后的V02薄膜对光的吸收率增加而透射率降低[36]。
也就是说，掺杂后VO2薄膜光透过率的突变量会低于未掺杂的V02薄膜。
二氧化钒薄膜的制备及其光学电学特性研究的开题报告一、选题背景二氧化钒是一种具有广泛应用前景的材料，其独特的物理、化学和光学特性使得它被广泛用于电子、光电子、生物医学和环境保护等领域。
同时，随着微纳技术和光电子技术的快速发展，对具备空间电荷限制和低电阻率的材料需求不断增加。
因此，研究如何制备高质量的二氧化钒薄膜，并研究其光学电学特性具有重要的现实意义。
二、研究内容本文主要研究如何制备高质量的二氧化钒薄膜，并研究其光学电学特性。
具体包括以下几个方面：1. 研究不同制备方法对二氧化钒薄膜性能的影响，包括物理气相沉积法、溅射法、化学气相沉积法等。
2. 研究不同制备条件对二氧化钒薄膜性能的影响，包括温度、气压、沉积速率等因素。
3. 使用扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射仪等测试手段，分析所制备的二氧化钒薄膜的微观结构和表面形貌。
4. 测量所制备的二氧化钒薄膜的光学常数、折射率、吸收率等光学特性，分析其与薄膜制备方法、制备条件的关系。
5. 测量所制备的二氧化钒薄膜的电导率，研究其与薄膜制备方法、制备条件的关系，并探究其空间电荷限制特性。
三、研究意义1. 本文将系统研究不同制备方法、条件对二氧化钒薄膜性能的影响，为控制薄膜性能提供理论基础和实验依据。
2. 本文将通过分析二氧化钒薄膜的微观结构和表面形貌、光学电学特性等方面的数据，为二氧化钒薄膜的应用提供重要的参考。
3. 本文的研究对于深入理解二氧化钒等材料的物理性质、空间电荷限制特性等方面也具有一定的理论价值。
四、预期成果1. 成功制备高质量的二氧化钒薄膜，并分析其微观结构和表面形貌，为薄膜制备提供实验依据。
2. 测量所制备的二氧化钒薄膜的光学常数、折射率、吸收率等光学特性，分析其与薄膜制备方法、制备条件的关系。
3. 测量所制备的二氧化钒薄膜的电导率，研究其与薄膜制备方法、制备条件的关系，并探究其空间电荷限制特性。
4. 发表至少1篇相关学术论文。
南京理工大学关于氧化钒特性研究学院:电子工程与光电技术学院作者: 岳超李贺王贵圆黄伟题目: 关于氧化钒特性研究**：***评分：2013 年 11 月中文摘要外文摘要关于氧化钒特性研究第I 页共I 页目次1 绪论 (1)1.1摘要 (1)1.2国内外研究现状 (1)2氧化钒晶体结构与特性 (2)2.1V2O5晶体结构与特性 (2)2.2VO2晶体结构与特性 (3)2.3V2O3晶体结构与特性 (4)2.4钒的各种氧化物的结构与特性比较 (4)3 相变原理 (5)3.1相变原理背景介绍 (5)3.2 VO2的相变特性及理论 (5)4氧化钒材料在红外探测中的应用 (7)4.1红外探测器综述 (7)4.1.1光子红外探测器 (8)4.1.2热敏红外探测器 (9)4.2氧化钒热敏薄膜研究 (11)4.2.1测辐射热计热敏材料 (11)4.2.2氧化钒热敏薄膜研究 (12)总结 (15)1 绪论1.1摘要V-O系是一个有多种化学计量配比化合物的系统,由于V的价态结构非常复杂，可以和氧结合形成以状态存在的多种氧化物以及它们的混合相。
氧化钒种类很多，主要有V2O5,VO2,V2O3,VO等, 且常常共存，不同组分的氧化钒薄膜其电学性质有明显的不同。
例如：单晶和多晶态的五氧化二钒具有较高的TCR（电阻温度系数）, 但其电阻率大,与微测辐射热计的外围电路不易匹配；而V2O3和VO 薄膜在室温下导体, 电阻率和TCR 都非常小. 相比之下，VO2薄膜在室温附近具有TCR 高, 电阻率小等特性,是制备测辐射热计的最佳热敏材料。
1.2国内外研究现状20世纪90年代起，兰州物理研究所报道过VO2材料的制备方法研究，并利用它们作为热致变色薄膜材料。
电子科技大学和重庆光电研究所合作报道了它们制备VO2膜的研究，主要用途为制作室温工作的红外传感器。
华中科技大学光电国家实验室九五期间在国家科技部和863计划支持下国内研制了一系列钒的氧化物膜系，其中利用VO2薄膜材料研制了室温工作的红外传感器，达到下列技术指标：阵列规模：128 元线列；单元尺寸：50 ×50英寸；工作温度：室温；电阻温度系数(TCR):2%；噪声等效温差(NETD)：200 /mk。
氧化钒薄膜的电阻特性研究1.学习二氧化钒(VO2)薄膜晶体结构及相转变等相关知识；2.掌握利用恒流源测量薄膜电阻的方法，计算不同温度范围内的电阻变化率；3.利用作图法处理数据，作出升温曲线和降温曲线并归纳总结热滞现象。
真空腔（四探针调节架、载物台、加热棒及热偶），电学组合箱（2个XMT612智能温控仪、1个恒流源、1个数字电压表）。
二氧化钒(VO2)薄膜是一种具有热滞相变特性的材料，随着温度的升高，在68 C附近会发生单斜结构和金红石结构的晶型转变，与此同时由半导体转变为金属态，此转变在纳秒级时间范围内发生，随之伴随着电阻率、磁化率、光的透过率和反射率的可逆突变。
这些卓越的特性有着诱人的发展前景，可以用来制作光电开关材料、热敏电阻材料、光电信息存储器、激光致盲武器防护装置、节能涂层、偏光镜以及可变反射镜等器件等。
一、二氧化钒(VO2)薄膜的晶体结构图X.2-1单斜晶结构VO2（M）图X.2-2金红石结构VO2（R）实验仪器实验原理二氧化钒型态结构是以钒原子为基本结构的体心四方晶格，氧原子在其八面体的位置，有四种不同形态的结构：（1）金红石结构VO2（R）；（2）轻微扭曲金红石结构的单斜晶VO2（M）；（3）非常接近V6O13结构的单斜晶结构VO2（B）；（4）四方晶结构VO2（A）。
二氧化钒在68℃时发生相变，在68℃以下时VO2（M）存在，反之，在68℃以上时则为金红石结构VO2（R），VO2（R）和VO2（M）型态的相转变是可逆的。
同时VO2（B）→VO2（R）也可以发生相转化，VO2的另一个金属相VO2（A）是其相转变过程的中间相。
VO2（B）型是一种亚稳态氧化物，经过对VO2（B）型薄膜进行退火处理，能够使其转变成VO2（R）型的稳定结构，但是VO2（A）和VO2（B）型态的相转变是不可逆的。
对VO2而言，最稳定的结构是VO2（R），其稳定的范围是68℃到1540℃之间。
如图X.2-1所示，高温形态的四方金红石结构具有高对称性，V4+离子占据中心位置，而 O2-则包围 V4+离子组成一个八面体，此八面体的四重轴是沿着(110)或(011)排列。
南京理工大学关于氧化钒特性研究学院:电子工程与光电技术学院作者: 岳超李贺王贵圆黄伟题目: 关于氧化钒特性研究**：***评分：2013 年 11 月中文摘要外文摘要关于氧化钒特性研究第I 页共I 页目次1 绪论 (1)1.1摘要 (1)1.2国内外研究现状 (1)2氧化钒晶体结构与特性 (2)2.1V2O5晶体结构与特性 (2)2.2VO2晶体结构与特性 (3)2.3V2O3晶体结构与特性 (4)2.4钒的各种氧化物的结构与特性比较 (4)3 相变原理 (5)3.1相变原理背景介绍 (5)3.2 VO2的相变特性及理论 (5)4氧化钒材料在红外探测中的应用 (7)4.1红外探测器综述 (7)4.1.1光子红外探测器 (8)4.1.2热敏红外探测器 (9)4.2氧化钒热敏薄膜研究 (11)4.2.1测辐射热计热敏材料 (11)4.2.2氧化钒热敏薄膜研究 (12)总结 (15)1 绪论1.1摘要V-O系是一个有多种化学计量配比化合物的系统,由于V的价态结构非常复杂，可以和氧结合形成以状态存在的多种氧化物以及它们的混合相。
氧化钒种类很多，主要有V2O5,VO2,V2O3,VO等, 且常常共存，不同组分的氧化钒薄膜其电学性质有明显的不同。
例如：单晶和多晶态的五氧化二钒具有较高的TCR（电阻温度系数）, 但其电阻率大,与微测辐射热计的外围电路不易匹配；而V2O3和VO 薄膜在室温下导体, 电阻率和TCR 都非常小. 相比之下，VO2薄膜在室温附近具有TCR 高, 电阻率小等特性,是制备测辐射热计的最佳热敏材料。
1.2国内外研究现状20世纪90年代起，兰州物理研究所报道过VO2材料的制备方法研究，并利用它们作为热致变色薄膜材料。
电子科技大学和重庆光电研究所合作报道了它们制备VO2膜的研究，主要用途为制作室温工作的红外传感器。
华中科技大学光电国家实验室九五期间在国家科技部和863计划支持下国内研制了一系列钒的氧化物膜系，其中利用VO2薄膜材料研制了室温工作的红外传感器，达到下列技术指标：阵列规模：128 元线列；单元尺寸：50 ×50英寸；工作温度：室温；电阻温度系数(TCR):2%；噪声等效温差(NETD)：200 /mk。
微测辐射热计用氧化钒薄膜的制备及其电阻温度性能研究的开题报告题目：微测辐射热计用氧化钒薄膜的制备及其电阻温度性能研究摘要：本次研究旨在制备高质量的氧化钒薄膜，并研究其电阻温度性能，以评估其在微测辐射热计中的应用价值。
本研究采用化学气相沉积技术，制备出不同厚度的氧化钒薄膜，然后通过电学测试，研究薄膜的电阻随温度的变化规律。
通过研究氧化钒薄膜的晶体结构、形貌和电学性能，在微测辐射热计中的应用前景进行探讨。
关键词：氧化钒薄膜，微测辐射热计，电阻温度性能，化学气相沉积1. 研究背景和意义在许多工业和实验室实践中，微测辐射热计被广泛应用于研究红外辐射、太阳辐射等。
微测辐射热计的测量精度主要取决于其传感器的性能，而传感器的性能受到材料和制备工艺的限制。
因此，研究和制备高性能的传感器材料对于提高微测辐射热计的测量精度具有重要意义。
在传感器材料中，氧化钒是一种具有良好电学、光学和热学性质的半导体材料，其特殊的阴极射线敏感性被广泛应用于辐射测量。
因此，研究氧化钒在微测辐射热计中的应用具有重要意义。
2. 研究内容和方法本次研究主要包括以下内容：（1）采用化学气相沉积技术制备不同厚度的氧化钒薄膜；（2）通过扫描电镜、X射线衍射等技术研究薄膜的晶体结构和形貌；（3）通过四探针等测试技术研究薄膜的电学性能，研究薄膜的电阻随温度的变化规律；（4）研究氧化钒薄膜在微测辐射热计中的应用前景。
3. 预期结果预计可以得到以下结果：（1）高质量的氧化钒薄膜被成功制备；（2）研究氧化钒薄膜的晶体结构、形貌和电学性能；（3）研究薄膜的电阻随温度的变化规律，探究其与薄膜厚度、结晶度等性质的相关性；（4）探讨氧化钒薄膜在微测辐射热计中的应用前景。
4. 研究意义通过本次研究，可以深入了解氧化钒薄膜的制备工艺和电学性质，并评估其在微测辐射热计中的应用价值。
这对于提高微测辐射热计的测量精度具有重要意义，也有助于深入研究氧化钒的性质和应用。
南京理工大学关于氧化钒特性研究学院:电子工程与光电技术学院作者: 岳超李贺王贵圆黄伟题目: 关于氧化钒特性研究**：***评分：2013 年 11 月中文摘要外文摘要关于氧化钒特性研究第I 页共I 页目次1 绪论 (1)1.1摘要 (1)1.2国内外研究现状 (1)2氧化钒晶体结构与特性 (2)2.1V2O5晶体结构与特性 (2)2.2VO2晶体结构与特性 (3)2.3V2O3晶体结构与特性 (4)2.4钒的各种氧化物的结构与特性比较 (4)3 相变原理 (5)3.1相变原理背景介绍 (5)3.2 VO2的相变特性及理论 (5)4氧化钒材料在红外探测中的应用 (7)4.1红外探测器综述 (7)4.1.1光子红外探测器 (8)4.1.2热敏红外探测器 (9)4.2氧化钒热敏薄膜研究 (11)4.2.1测辐射热计热敏材料 (11)4.2.2氧化钒热敏薄膜研究 (12)总结 (15)1 绪论1.1摘要V-O系是一个有多种化学计量配比化合物的系统,由于V的价态结构非常复杂，可以和氧结合形成以状态存在的多种氧化物以及它们的混合相。
氧化钒种类很多，主要有V2O5,VO2,V2O3,VO等, 且常常共存，不同组分的氧化钒薄膜其电学性质有明显的不同。
例如：单晶和多晶态的五氧化二钒具有较高的TCR（电阻温度系数）, 但其电阻率大,与微测辐射热计的外围电路不易匹配；而V2O3和VO 薄膜在室温下导体, 电阻率和TCR 都非常小. 相比之下，VO2薄膜在室温附近具有TCR 高, 电阻率小等特性,是制备测辐射热计的最佳热敏材料。
1.2国内外研究现状20世纪90年代起，兰州物理研究所报道过VO2材料的制备方法研究，并利用它们作为热致变色薄膜材料。
电子科技大学和重庆光电研究所合作报道了它们制备VO2膜的研究，主要用途为制作室温工作的红外传感器。
华中科技大学光电国家实验室九五期间在国家科技部和863计划支持下国内研制了一系列钒的氧化物膜系，其中利用VO2薄膜材料研制了室温工作的红外传感器，达到下列技术指标：阵列规模：128 元线列；单元尺寸：50 ×50英寸；工作温度：室温；电阻温度系数(TCR):2%；噪声等效温差(NETD)：200 /mk。
氧化钒薄膜的制备技术及特性研究魏雄邦;吴志明;王涛;许庆宪;李建峰;蒋亚东【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2007(021)0z1【摘要】采用直流反应磁控溅射法,通过精确控制反应溅射电压优化了氧化钒薄膜的制备工艺.对制备的氧化钒薄膜,利用四探针测试仪检测了薄膜的方阻和方阻温度系数,用X射线光电子能谱(XPS)仪和原子力显微镜(AFM)对薄膜的钒氧原子比和薄膜的微观形貌分别进行了分析和表征.实验结果表明,利用精确控制反应溅射电压法生长出的氧化钒薄膜的性能得到了进一步的提高.【总页数】4页(P328-330,335)【作者】魏雄邦;吴志明;王涛;许庆宪;李建峰;蒋亚东【作者单位】电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054【正文语种】中文【中图分类】TN213【相关文献】1.氧化钒薄膜的制备技术及特性研究 [J], 魏雄邦;吴志明;王涛;许庆宪;李建峰;蒋亚东2.二氧化钒薄膜相变特性及其制备研究进展 [J], 李建国;安忠维;3.利用同步测量研究二氧化钒薄膜的电学与光学相变特性 [J], 杨伟;梁继然;姬扬;刘剑4.沉积氧压对二氧化钒薄膜结构、光电性能及其MIT相变特性的影响研究 [J], 陶欣;陆浩;李派;卢寅梅;何云斌;5.氧离子注入对氧化钒薄膜电学特性影响的研究 [J], 杨碧赞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
收稿日期:2007-10-11.材料、结构及工艺氧化钒薄膜电阻伏安特性分析陈 超,蒋亚东,吴志明(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,四川成都610054)摘 要: 对氧化钒薄膜电阻的伏安特性进行了仿真分析,结合实测氧化钒薄膜I V 曲线,指出在器件的应用当中,首先应避免氧化钒薄膜电阻发生相变;在此基础上,对氧化钒薄膜电阻加恒流偏置时,存在端电压过低的问题;指出应该采用脉冲电流为氧化钒薄膜电阻提供偏置,这样既可以提高其端电压,以驱动下一级读出电路,又可以避免氧化钒薄膜电阻发生相变。
关键词: 氧化钒;薄膜;伏安特性;脉冲电流偏置中图分类号:O484.4 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2008)05-0716-03Analysis of the I V Characteristic of Vanadium Oxide Thin FilmCH EN Chao,JIANG Ya dong,WU Zhi m ing(State Key Laboratory of Electronic Thin Film and Integrated Device,University of Electronic Science and Technology of China,Chengdu 610054,C HN)Abstract: T he I V char acteristic o f vanadium o xide thin film is simulated and analyzed.Co mbined w ith the tested I V curve,the first important thing is to avo id phase transform ation of the film in device applications.For such devices,there is one problem:the port vo ltag e is v ery low w hen the v anadium o xide thin film is under constant current bias.It is pointed out that the pulse current bias should be adopted to prov ide bias,then bo th the port vo ltag e can be increased to drive the nex t readout circuit and the phase transformation can be avoided.Key words: vanadium ox ide;thin film;volt am pere characteristic;pulse current bias1 引言氧化钒具有较高的温度 电阻系数、相对成熟的沉积技术、沉积条件与硅集成工艺兼容、适中的电阻率,是理想的电阻敏感材料。
《氧化钒薄膜的制备及其光学特性研究》一、引言随着现代科技的不断发展，薄膜材料因其独特的物理和化学性质，在光学、电子学、磁学等领域有着广泛的应用。
氧化钒（VO）薄膜因其独特的光学特性和良好的热稳定性，在智能窗、光电探测器以及光学滤波器等方面有着巨大的应用潜力。
因此，对氧化钒薄膜的制备工艺及其光学特性的研究具有重要的科学意义和应用价值。
本文将重点介绍氧化钒薄膜的制备方法，并对其光学特性进行深入研究。
二、氧化钒薄膜的制备氧化钒薄膜的制备方法主要有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。
其中，物理气相沉积法因其工艺简单、薄膜质量高、可控制性强等优点，被广泛应用于氧化钒薄膜的制备。
物理气相沉积法主要包括真空蒸发、溅射镀膜和脉冲激光沉积等方法。
本文采用脉冲激光沉积法（PLD）制备氧化钒薄膜。
PLD法具有制备过程温度低、薄膜质量高、成分可控等优点。
具体步骤如下：首先，将高纯度的氧化钒靶材置于靶材托上；然后，利用高能激光束对靶材进行照射，使靶材表面的物质蒸发并沉积在基底上，形成氧化钒薄膜。
三、光学特性研究氧化钒薄膜具有独特的光学特性，如光致变色、光电导等。
这些特性使得氧化钒薄膜在光学领域有着广泛的应用。
本文将重点研究氧化钒薄膜的光学吸收、透射和反射等特性。
首先，我们研究了氧化钒薄膜的光学吸收谱。
通过测量不同波长下的吸收强度，我们发现氧化钒薄膜在可见光区域具有较高的光吸收能力，这与其独特的电子结构和能带结构有关。
此外，我们还发现氧化钒薄膜的光吸收特性可以通过改变薄膜的厚度和掺杂浓度来调节。
其次，我们研究了氧化钒薄膜的透射和反射特性。
通过测量薄膜在不同波长下的透射率和反射率，我们发现氧化钒薄膜在可见光区域具有较高的透射率和较低的反射率，这使得它成为智能窗等光学器件的理想材料。
此外，我们还发现氧化钒薄膜的透射和反射特性也受到薄膜厚度和掺杂浓度的影响。
四、结论本文采用脉冲激光沉积法成功制备了氧化钒薄膜，并对其光学特性进行了深入研究。
特型二氧化钒薄膜的制备及电阻温度系数的研究尚东;林理彬;何捷;王静;卢勇【摘要】采用真空蒸发-真空退火的制备工艺,制备出了特定的VO2(B)型薄膜并给出了最佳制备条件,经X射线衍射(XRD)分析及电学参数测试,其电阻温度系数(TCR)值达到-3.4×10-2K-1,无相变和热滞现象.作者还讨论了薄膜电阻-温度关系,及其电阻温度系数与晶粒大小、激活能等的关系.【期刊名称】《四川大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2005(042)003【总页数】5页(P523-527)【关键词】VO2(B)薄膜;真空蒸发;真空退火【作者】尚东;林理彬;何捷;王静;卢勇【作者单位】四川大学物理科学与技术学院,成都,610064;四川大学物理科学与技术学院,成都,610064;四川大学物理科学与技术学院,成都,610064;四川大学物理科学与技术学院,成都,610064;四川大学物理科学与技术学院,成都,610064【正文语种】中文【中图分类】基础科学2005 年 6 月四川大学学报（自然科学版） Jun.2005第 42 卷第 3 期Journalof SichuanUniversity(NaturalScience Edition)Vol.42 No.3 -___ ’____-_-._____..___...-_______ 一文章编号： 0490-6756(2005)03-0523-05特型二氧化钒薄膜的制备及电阻温度系数的研究尚东，林理彬 +，何捷，王静，卢勇 (四川大学物理科学与技术学院，成都 610064)摘要：采用真空蒸发，真空退火的制备工艺，制备出了特定的 V02(B) 型薄膜并给出了最佳制备条件，经 X 射线衍射(XRD) 分析及电学参数测试，其电阻温度系数(TCR) 值达到 -3.4 × 10 —2 K-I ，无相变和热滞现象．作者还讨论了薄膜电阻．温度关系，及其电阻温度系数与晶粒大小、激活能等的关系，关键词： V02(B) 薄膜；真空蒸发；真空退火中图分类号： 0484文献标识码： A钒有多种氧化物，如 V205 ，V02 ，V203 和 VO 等，各种钒的氧化物以其独特而优异的性质正成为功能材料研究的热点之一． vch 材料是一种被广泛研究的热敏材料，它有多种晶型，其中V0(A) 型和 VOz(B)型各有特点，适合不同的用途． V0(A) 型材料有相变特征，当温度达68 ℃ 左右时，会从低温半导体态相变到高温金属态，有明显的光学和电学参数值的突变，所以 VOz(A) 型材料在热致相变器件、光电转换开关等[1】方面都有广阔的应用前景．但由于 V02(A) 相变前后电导率变化非常大(4 — 5 个量级)[2) ，又有明显的热滞现象(3】，而制约了其在一些方面的应用，至于VOz(B) 型，不存在相变，没有电学、光学参数值的突变，没有热滞现象，所需制备温度低于 VQ(A) 型，又具有适当的电阻率和较高的电阻温度系数(TCR) 值，其 TCR 值可达(-2.5～ -4.0) × 10-2K_1 ．这些优点对于非制冷红外探测热敏材料是非常有利的，目前，国外对于VQ(B) 型薄膜开展了一些研究工作，已经取得了有应用价值的研究成果[4]．国内关于氧化钒的研究报道虽然不少，但大多集中在 V02(A) 型材料的制备和相变机理方面的研究，对于 V0(B) 型的研究还不多见，仅有个别相关报道【 5]氧化钒薄膜的制备有多种方法，如溅射法、脉冲激光沉积法[6】、真空蒸发法、溶胶凝胶法等，我们在实验室采用真空蒸发一真空还原方法来制备二氧化钒薄膜，所采用的原始材料为高纯 V205 粉末，因此这种方法具有纯度高，原料成本低，制备温度相对较低，制备工艺容易掌握等优点．并且制备出的 V02(B) 型氧化钒薄膜组分比较单一且具有适当的电阻率和较高的 TCR 值，又无相变和热滞现象，这些优点使该方法具有很高的实用价值． 1 制备实验实验采用自行组装的设备，经真空蒸发，真空还原制备氧化钒薄膜．其流程如图 1 所示，匝… ，型下面丽1型§臣㈣习图 l 真空蒸发真空还原制备氧化钒薄膜制备工艺过程Fig.lVacuumevapora￡渤 and 删啪咖翰l 堍 p 雠圜 ofVQthin filrnS实验采用的衬底为 Si(100) 和载玻片两种材料，在真空蒸发镀膜过程中，我们采用高纯(99-99%)收稿日期： 2004-11-12 ；修回日期： 2004-12-08 作者简介：尚东（ 1978- ），男，2002 级硕士研究生*通讯作者第 42卷第 3 期 Journalof SichuanUniversity(NaturalScience Edition)Vol.42 -___’____-_-._____..___...-_______一尚东，林理彬+，何捷，王静，卢摘要：采用真空蒸发，真空退火的制备工艺，制备出了特定的 V02(B) 型薄膜并给出了最佳制备条件，经 X射线衍射(XRD) 分析及电学参数测试，其电阻温度系数(TCR) 值达到 -3.4 × 10—vch材料是一种被广泛研究的热敏材料，它有多种晶型，其中 V0(A) 型和VOz(B)型各有特点，适合不同的用途． V0(A) 型材料有相变特征，当温度达68 ℃ 左右时，会从低温半导体态相变到高温金属态，有明显的光学和电学参数值的突变，所以 VOz(A) 型材料在热致相变器件、光电转换开关等[1】方面都有广阔的应用前景．但由于 V02(A) 相变前后电导率变化非常大(4 — 5 个量级)[2) ，又有明显的热滞现象(3】，而制约了其在一些方面的应用，至于 VOz(B) 型，不存在相变，没有电学、光学参数值的突其TCR值可达(-2.5～ -4.0) × 10-2K_1 ．这些优点对于非制冷红外探测热敏材料是非常有利的，目前，研究报道虽然不少，但大多集中在 V02(A) 型材料的制备和相变机理方面的研究，对于 V0(B) 型的研究验室采用真空蒸发一真空还原方法来制备二氧化钒薄膜，所采用的原始材料为高纯V205 粉末，因此这种方法具有纯度高，原料成本低，制备温度相对较低，制备工艺容易掌握等优点．并且制备出的 V02(B) 型氧化钒薄膜组分比较单一且具有适当的电阻率和较高的 TCR 值，又无相变和热滞现象，这些优点使该方法具有很高的实用价值． 1制备实验图l真空蒸发真空还原制备氧化钒薄膜制备工艺过程Fig.l Vacuum evapora￡渤 and 删啪咖翰l 堍 p 雠圜 ofVQthin filrnS收稿日期： 2004-11-12 ；修回日期： 2004-12-08作者简介：尚东（ 1978- ），男，2002 级硕士研究生 * 524四川大学学报（自然科学版）第 42 卷 V2 05 粉末作为蒸发源材料．蒸发时真空度优于 10-3Pa ，薄膜的沉积速度约为 10A/s ．薄膜衬底温度通过镍铬电偶指示．实验中衬底的温度为 250"C ，在该温度下沉积的 V205 薄膜附着力好，薄膜致密，薄膜成分单一然后，我们将真空蒸发得到的 V205 薄膜再进行真空退火处理，退火真空度小于 1Pa ，退火温度为300℃ —400 ℃ ，退火时间为 3h ～ 10h ，退火升温速率为4 ℃ —5 ℃ /min ，降温时让其在真空条件下自然冷却． 2 测试实验我们将已制备好薄膜进行了结晶状态及膜厚、电阻一温度系数关系的测试． (1)通过飞利浦 X-pertpro MPD 型 X 射线衍射仪得到 V0(B) 型薄膜的 XRD 晶态特征谱． (2)采用 WJZ 多功能激光椭偏仪进行膜厚测量．由实验制备的样品其膜厚为 1600A —2200A.(3) 电阻温度系数测量采用 Lakershare 321 自动温控仪和 KEITHLEY 2000MULTIMFIER型电阻测量仪，低温端测量使用了合肥低温电子研究所生产的 SR202型制冷设备，其可测量温度为 15K —370K. 3实验结果及讨论 3.1不同衬底材料的影响为了便于测量薄膜的电学和光学性质，我们同时采用 Si(100) 和载玻片两种材料作为衬底，进行 V205 薄膜真空退火，图 2 为Sh/350 ℃ 条件下，经退火得到的 Si(100)衬底的薄膜 XRD 图谱和相同条件下载玻片衬底薄膜的 XRD 图谱．在载玻片衬底上生长的薄膜 XRD 图谱中，除了薄膜的衍射峰外，在 10 。
氧化钒薄膜的电阻特性研究1.学习二氧化钒(VO2)薄膜晶体结构及相转变等相关知识；2.掌握利用恒流源测量薄膜电阻的方法，计算不同温度范围内的电阻变化率；3.利用作图法处理数据，作出升温曲线和降温曲线并归纳总结热滞现象。
真空腔（四探针调节架、载物台、加热棒及热偶），电学组合箱（2个XMT612智能温控仪、1个恒流源、1个数字电压表）。
二氧化钒(VO2)薄膜是一种具有热滞相变特性的材料，随着温度的升高，在68 C附近会发生单斜结构和金红石结构的晶型转变，与此同时由半导体转变为金属态，此转变在纳秒级时间范围内发生，随之伴随着电阻率、磁化率、光的透过率和反射率的可逆突变。
这些卓越的特性有着诱人的发展前景，可以用来制作光电开关材料、热敏电阻材料、光电信息存储器、激光致盲武器防护装置、节能涂层、偏光镜以及可变反射镜等器件等。
一、二氧化钒(VO2)薄膜的晶体结构图X.2-1单斜晶结构VO2（M）图X.2-2金红石结构VO2（R）实验仪器实验原理二氧化钒型态结构是以钒原子为基本结构的体心四方晶格，氧原子在其八面体的位置，有四种不同形态的结构：（1）金红石结构VO2（R）；（2）轻微扭曲金红石结构的单斜晶VO2（M）；（3）非常接近V6O13结构的单斜晶结构VO2（B）；（4）四方晶结构VO2（A）。
二氧化钒在68℃时发生相变，在68℃以下时VO2（M）存在，反之，在68℃以上时则为金红石结构VO2（R），VO2（R）和VO2（M）型态的相转变是可逆的。
同时VO2（B）→VO2（R）也可以发生相转化，VO2的另一个金属相VO2（A）是其相转变过程的中间相。
VO2（B）型是一种亚稳态氧化物，经过对VO2（B）型薄膜进行退火处理，能够使其转变成VO2（R）型的稳定结构，但是VO2（A）和VO2（B）型态的相转变是不可逆的。
对VO2而言，最稳定的结构是VO2（R），其稳定的范围是68℃到1540℃之间。
如图X.2-1所示，高温形态的四方金红石结构具有高对称性，V4+离子占据中心位置，而 O2-则包围 V4+离子组成一个八面体，此八面体的四重轴是沿着(110)或(011)排列。
C R轴的钒原子组成等距(d v-v=0.286 nm)的长链，为八面体的共用边。
VO2（R）的晶格参数为a R=b R=0.455nm，c R=0.288nm, β=90°,Z=2。
在68℃以下，单斜晶VO2（M）形成。
沿着c轴方向的两个四价钒使晶格扭曲，进而导致对称性降低。
在室温下VO2（M）相的晶格参数为a M=0.575nm,b M=0.542nm,c M=0.538nm, β=122.6°,Z=4。
由上述数据可观察到VO2（M）的晶格参数与VO2（R）的晶格参数息息相关：a M=2c R，b M =a R ，c M = b R - c R ，VO2（M）结构也是八面体。
如图X.2-2。
二、二氧化钒(VO2)薄膜的相转变温度在常温下二氧化钒薄膜处于半导体态，其电阻随温度升高而减小；当温度继续升高，薄膜电阻突然下降，随后薄膜电阻随温度升高而增大（见图X.2-3）。
从图中还可观察到温度上升时和温度下降时的电阻-温度特性曲线并不完全重合，把这种具有类似铁磁材料迟滞特征的现象，称为热滞回线，即温度的变化落后于电阻的变化。
图2是VO2单晶典型的电阻-温度曲线。
半导体态电阻偏离线性的电阻Rs与金属态偏离线性的电阻R M 之差的50%阻值对应的温度称为转变温度，温度升高曲线对应的转变温度记作T SMH，温度降低时对应的转变温度记作T SMC，两者温度之差称为转变宽度（∆T）。
本实验测量VO2薄膜的电阻-温度特性，与VO2单晶的电阻-温度曲线形状有所不同，但是基本概念仍适用。
三、四探针针法测量薄膜电阻电阻率的高精度测量需要采用四端测量技术，也称为四探针测量法，在半导体和薄膜测试技术中得到广泛应用。
四探针法分为直线四探针法和方形四探针法，按发明人又分为Perloff 法、Rymaszewski 法、范德堡法、改进的范德堡法等。
本专题我们采用常规直线四探针法，其原理图见图X.2-4，其中最外侧两个探针通恒流，中间两个探针取电压，则当样品面积远远大于四探针中相邻两探针间距时，中间两个探针之间材料R 2的电阻率分两种情况考虑：1）如果对厚度为三倍探针针距以上的体材样品电阻率为)1(2I U S⋅π=ρ其中S 为针间距；2）如果对厚度远小于针间距的薄膜样品，则利用公式)2(2ln d I U ⋅⋅π=ρ计算，d 为薄膜样品厚度。
在半导体专业测量中常考虑边缘和厚度效应，以上两个公式两边需要乘上修正因子。
在大学生物理实验中，我们忽略两种效应对电阻率的影响。
图X.2-3 二氧化钒晶体的电阻-温度特性曲线图X.2-4 四探针原理图1、真空的获得本实验的仪器装置示意图见图。
仪器由四探针组件，温度控制仪，2个加热器、2个K型热电偶、真空腔及机械泵组成。
抽真空过程：检查真空腔下面的空气阀（图X.2-4中5）是否关闭，安装好玻璃罩，打开旋转机械泵的开关，逆时针旋转截止阀（图X.2-4中8），观察压力表的指针变化，抽真空到压力表显示0.01MPa以下，顺时针旋转截止阀至完全关闭，关上机械泵电源，真空可保持4个小时以上。
充气过程：测试完成后，尽快打开空气阀，观察压力表的指针变化。
逆时针旋转截止阀，让截止阀两侧都充气到一个大气压，防止机械泵中润滑油倒流至软管中。
当压力表指针达到0.1MPa以上是，可以拿开玻璃罩。
2、温度的控制温度校准：打开仪器总电源，预热5~10分钟。
根据室内温度，校准实时温度。
具体步骤：按温控仪的“set”键（参见附录1参数设定），输入0089，调节菜单顺序，激活PSb，进行温度零点误差修正值。
P、I、D参数调整练习：在大气环境中，选择一个加热棒和热偶。
将加热棒和热偶，都放入样品台中相应的插孔中。
打开加热棒电源，从室温升高温度到60 C，记录温度图X.2-41，2-温控仪3—电压表，4—恒流源， 5—空气阀，6—机械泵，7—气压表，8—截止阀，9—加热棒，10—热偶，11—样品台，12—四探针，13—微调旋钮，14—玻璃罩，15—电学组合箱接线柱（abcdefghijkl），16—真空腔接线柱（a'b'c'd'e'f'g'h'i'j'k'l'）。
升高20︒C所需升温的时间t1。
关闭加热棒电源，按温控仪的“set”键，输入0036，记录下P、I、D的数值（参见附录2中PID算法）。
试着增大或减小P、I、D的数值，重新开启加热器电源，记录温度升高20︒C所需升温的时间t2，并关闭所选加热棒电源。
比较t1和t2，理解如何利用P、I、D参数控制温度。
升温过程：选择另一个加热器，检查其P、I、D的数值是否与所记录的相同，如果不同，请按记录修改。
设定温度至120︒C，打开加热棒电源，在40—120︒C均匀取点，记录电流与电压值。
将电流换向，测量反向电压。
降温过程：关掉加热棒电源，自然环境中降温，在120—40︒C，均匀取点，记录电流与电压值。
将电流换向，测量反向电压。
3、薄膜电阻的测量四探针组件，由四根等间距探针，微调支架，恒流源及电压表构成。
调节微调支架旋钮，当四探针与薄膜接触后，在A、D两根探针间通电流，测量B、C两根探针的电压。
由电流值和电压值可直接计算B、C间的电阻值，利用公式（2）可计算电阻率。
本实验所采用的样品薄膜厚度为200nm。
薄膜电阻测量步骤：1）依次连接电学组合箱和真空腔上的接线柱（a-a', b-b', c-c', d-d', e-e', f-f', g-g', h-h', i-i', j-j'，k-k', l-l'）,（参看图X.2-4）。
2）利用万用表粗测电阻值后，确定恒流源的量程和数字电压表的量程。
3）待测样品放到样品台上，接通恒流源，测得电压，计算室温下，0.1MPa下样品的电阻值，并记录。
4）在真空环境中测试样品的电阻值，检查真空腔的空气阀是否关闭，放上玻璃罩，打开机械泵，抽真空到压力表显示0.01MPa以下，顺时针旋转气体截止阀，并关闭机械泵电源。
5）打开加热棒电源，设定温度至120︒C（40—1２0︒C，均匀取点），记录电流与电压值。
将电流换向，测量反向电压。
取正反向电压的平均值，计算升温时样品的电阻值。
6）关闭加热棒电源，降温（120—40︒C，均匀取点），记录电流与电压值。
将电流换向，测量反向电压。
取正反向电压的平均值，计算降温时样品的电阻值。
7）测试完成后，关闭电学组合箱电源。
打开空气阀，逆时针缓慢旋转截止阀，当压力表指针达到0.1MPa以上是，可以拿开玻璃罩。
8）提高四探针微调支架，使探针离开样品表面，用镊子将样品放入样品盒中。
注意事项：1. 四探针与薄膜接触后再打开恒流源，避免打火花；2. 探针与薄膜表面接触松紧要适度，太松，接触不良；太紧，又容易将针弄断；3.注意加热棒的温度不要超过150︒C。
1.熟练掌握机械泵、截止阀和空气阀的使用方法，反复练习将真空腔压强从0.1MPa降低到0.01MPa以下；再充气到0.1MPa。
2.选择一个加热器，练习手动调节P、I、D参数进行温度的控制。
3.换另一个加热器，进行薄膜电阻的测量。
要求：1)大气环境中，学习选择合适的恒流源和数字电压表的量程，测量其电阻值，并记录。
2)在真空环境中测试升温（40—1２0︒C，均匀取点10个以上）和降温（40—1２0︒C，均匀取点10个以上）时样品的电阻值，并记录。
4. 取薄膜厚度为200nm，利用公式在一个坐标系内绘制升温和降温时电阻率-温度曲线，确定升温(T SMH)和降温时相转变温度(T SMC)，计算转变温度宽度，并估算温度在50~100︒C内的电阻率变化的数量级。
1.简单描述VO2薄膜热滞曲线与VO2单晶热滞曲线的区别？2.如果降温过程太慢，如何操作进行测试降温曲线？3.误差产生原因有哪些？附录1 XMT612智能PID 温度的控制仪XMT612智能PID 温度控制仪是该仪器的主要控温装置，如图1所示。
热电阻为Pt100、Cu50，可实现热电偶T 、R 、J 、B 、S 、K 、E 、WRe3-WRe25等10种信号兼容输入，时间比例PID 控制输出可选继电器触点输出或SSR 无触点电平输出，2路继电器输出，可实现双限报警或三位式控制，具备超强自整定功能,自动适应被控制对象，超调抑制功能。
其主要技术参数如下： ◆工作电源：AC85-260V/DC85-360V (小于2W)◆继电器：AC220V/3A◆SSR 电平：开路电压 8V◆温度测量精度: 0.2％FS 短路电流40mA◆超限显示：“EEEE ”◆环境湿度：≤ 85% RH◆环境温度：0～+50℃图1 XMT612智能PID 温度控制仪参数设定一、设定要点1、按 后进入设定状态；2、使用 、 、 输入密码和参数；3、按 确认；4、使用参数向下选择键 或参数向上选择键 选择新参数。
