溅射氧化耦合法制备Ti掺杂VO_2薄膜及其极窄回滞特性

采用溅射氧化耦合法,在Al2O3基底上成功实现了对VO_2薄膜的Ti元素掺杂.通过光电子能谱(XPS)的分析,试验制备的VO_2薄膜具有较高的纯度,只含有少量+3价V,同时也对Ti元素的含量进行了定量分析,分析结果证明了试验设计的合理性.通过测量VO_2薄膜在不同温度下的方块电阻,绘出了其电阻-温度曲线,并分析得到了Ti不同掺杂含量下的相变温度与回滞宽度.研究结果表明,Ti掺杂对VO_2薄膜的相变温度没有明显的影响,但可以有效地使VO_2薄膜的回滞宽度变窄,甚至接近于单晶VO_2的回滞宽度.该试验对于VO_2薄膜的开关器件应用具有重要意义.     

空气环境下制备相变特性VO_2薄膜

提出了一种制备相变特性VO_2薄膜的简易方法.将制备好的金属钒薄膜置于440℃空气下氧化处理,获得相变温度为60℃的单斜VO_2薄膜,薄膜方块电阻值在60～85℃范围内变化量达2.2个数量级.X射线衍射分析(XRD)表明薄膜的主要成分为单斜相VO_2.探索了此工艺的一般性规律,分析高价态钒对薄膜相变的影响.     

应用Ti掺杂提高VO2薄膜太阳光红外能量调制能力

二氧化钒薄膜独特的半导体-金属相变特性使其在智能窗等领域有着广阔的应用前景。该研究采用直流反应共溅射技术沉积二氧化钒薄膜,通过调节Ti靶的放电电流,实现了VO_2薄膜不同量的Ti掺杂。并用X射线衍射仪、微区拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、分光光度计与四探针测量系统对样品微结构及相变特性进行表征,分析不同Ti掺杂量对VO_2薄膜微结构、表面形貌、相变温度、红外调制率的影响。研究结果表明,在Ti靶15 mA放电电流下掺杂的样品,太阳能调制能力有明显提高,达13.8%,但是过高的Ti掺杂则会使VO_2薄膜相变性能弱化甚至消失。     

钨摻杂氧化钒基非制冷红外探测器性能研究

氧化钒(VOx)作为热敏材料已经广泛应用在非制冷红外探测器中,其中热敏材料的性能对于最终器件性能的影响尤为关键。为了研究钨元素摻杂对氧化钒热敏薄膜材料的相变温度、热滞宽度、低温时的电阻温度系数的影响以及对探测器性能指标的影响,利用微电子加工工艺制备了钨摻杂与非钨摻杂氧化钒溅射薄膜红外探测器件,并利用黑体测试系统结合锁相放大器和频谱分析仪对器件性能指标进行了测试。结果表明,相比非钨掺杂器件,钨掺杂器件的相变温度降低了16℃左右,热滞宽度缩短了5℃左右,器件的响应电压则提高了0.15 m V,单位带宽噪声均方根电压降低了15 n V·Hz-1/2,从而使器件探测率提高。当辐射信号的调制频率为80 Hz时,非钨掺杂氧化钒探测器的探测率D*值为1.67×108cm·Hz1/2/W,而钨掺杂氧化钒探测器的探测率D*值为1.85×108cm·Hz1/2/W。可见,钨掺杂氧化钒探测器的探测率较非钨掺杂氧化钒探测器的探测率高。     

高质量外延VO_2薄膜制备及其金属-绝缘体相变特性研究

采用脉冲激光沉积法,在c面蓝宝石衬底上,以VO_2陶瓷作为烧蚀靶材,高纯氧气作为反应气体,固定衬底温度600℃,通过改变生长氧压制备VO_2薄膜.利用X线衍射仪、原子力显微镜、四探针测试仪测试,系统研究生长氧压对VO_2薄膜晶体结构、表面形貌、金属-绝缘体相变(MIT)特性的影响.实验结果表明:生长氧压1.2 Pa时,薄膜(020)晶面摇摆曲线半高宽低至0.061°,结晶质量高;薄膜表面平整光滑;薄膜相变温度接近68℃,金属-绝缘体转变特性显著,电阻率有4个数量级变化.     

W离子注入VO2薄膜结构及红外发射性能研究

探讨了低剂量离子注入技术对VO₂薄膜的结构和红外发射性能的影响,发现1×1015 cm?2注量的W离子注入掺杂时,会对VO₂薄膜的晶体结构产生一定的损伤;经400 ℃退火处理后部分恢复了薄膜的单斜相晶体结构,且退火处理后,在掺杂W离子、结构缺陷和氧空位的共同作用下,掺杂量0.12%即可使VO₂薄膜的相变温度降低8.9 ℃;掺杂原子数量每增加1%,其相变温度相应变化74.2 ℃;W离子注入并经退火处理后,VO₂薄膜的红外发射率为0.35～0.46,其在低温区间的红外发射率相比未注入薄膜降低了0.14,这大幅度提高了VO₂薄膜在低温区的红外隐身性能．      

溅射氧化耦合法合成W掺杂VO2纳米薄膜及其光学性质

采用溅射氧化耦合法(SOC),在Al2O3(001)基底上成功制备了纳米尺度的W掺杂VO2薄膜.运用扫描电子显微镜(SEM)和光电子能谱仪(XPS)分别对薄膜的微观结构以及组分进行了分析;采用四探针测试仪测试了薄膜在不同温度下的方块电阻,从而确定了VO2和W掺杂VO2纳米薄膜的相变温度从341K下降到314K;最后利用紫外至红外光谱仪测试了薄膜在常温和高温下的透过率,并通过Film Wizard软件对薄膜的透过率进行拟合,获得了薄膜的光学折射率(n)和消光系数(κ)随光电子能量(E)变化的关系曲线.研究结果表明,随着W掺杂量的增加,W掺杂VO2纳米薄膜的半导体-金属相变温度逐渐下降,其光学折射率(n)和消光系数(κ)相比VO2薄膜也发生有规律的变化.     

La2Mo2O9的离子掺杂行为研究

以柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶法合成了La2Mo2O9以及La2Mo2-xMxO9(M=Fe、Mn、Ti、Co、Ni、W)掺杂的样品.应用X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)等方法考察了离子掺杂的成相情况以及离子搀杂对La2Mo2O9结构的稳定化作用;运用双探针法测试了样品的电导率随温度的变化情况.研究结果表明Fe、Mn、Ti、Co、Ni等离子对Mo6 的取代掺杂量较少.纯La2Mo2O9在580℃左右存在相变,但Fe、Ti掺杂样品没有出现相变过程的吸热峰.W6 离子可取代部分Mo6 而进入La2Mo2O9晶格,但对抑制其相变没有作用.     

超薄VO_2外延薄膜的制备及其金属-绝缘体相变的原位研究

采用电子束蒸发法(EBE)在单晶TiO_2(110)衬底上沉积VO_2超薄薄膜.实验以高纯金属V棒为蒸发源,高纯氧气作为反应气体,固定生长温度330℃,氧压2×10~(-6)mbar,然后通过改变不同的V蒸发速率和生长时间制备出不同特性的VO_2薄膜.利用原位的扫描隧道显微镜、低能电子衍射(LEED)和X线光电子能谱系统地分析所得样品的表面形貌、结构特征以及相转变过程中的能带结构变化,并对比找出EBE制备法的最佳生长条件.结果表明,当蒸发束流固定在20nA时,LEED点阵较亮,薄膜显示出接近于原子级平滑的表面;随着生长时间的增加,表面变粗糙,点阵变暗,V的价态逐渐降低,从+5价过渡到+3价;在薄膜厚度接近10个原子层时,薄膜存在金属-绝缘体相变行为.     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.     

隔热智能窗用W掺杂VO_2热致变色涂层的制备与表征

以低毒的硫酸氧钒为钒源、白钨酸为钨源,采用温和的液相法制备了钨掺杂柠檬酸氧钒铵前驱体;借助溶胶凝胶镀膜技术与500℃、Ar气气氛低温烧结制备了W掺杂VO_2涂层。研究发现,涂层中W~(6+)引入及V~(3+)产生有效降低了VO_2单斜相向四方相转变所需的热能势垒,同时也使得四方相可以在较低温度下存在。因此,随W掺杂量由0 at.%逐渐增加至5 at.%,涂层相变温度由44.8℃逐渐降低至36.9℃.然而,W掺杂使涂层物相由纯单斜相转变为单斜与四方相共存。涂层中单斜相含量降低导致了其近红外调控能力和太阳能转换效率均呈现单调下降趋势,分别由44.9%和8.5%(无掺杂)降低至12.0%与6.9%(W掺杂量为5 at.%).     

良好结晶VO_2(A)纳米杆的相变、电学和光转变特性（英文）

在VO_2-草酸体系中,利用一步水热合成法制备结晶良好的VO_2(A)纳米杆.成品的结构和尺寸分别通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征.差示扫描量热(DSC)曲线显示在加热过程中VO_2的相转变温度为167.8℃.变温X射线衍射(XRD)图谱显示加热时VO_2(A)在160~180℃发生相变.温度升高到450K时,磁化率突然增加.使用4探针法测量VO_2(A)样品的电阻率,滞后现象显示VO_2(A)的相变为1级相变.根据阿仑尼乌斯曲线,得出低温VO_2(AL)和高温VO_2(AH)的活化能分别为0.39eV和0.37eV.变温红外光谱显示VO_2(A)纳米杆在红外区域具有良好的光学转换特性,此特性与VO_2(A)的可逆结构转变有关.研究结果表明VO_2(A)纳米材料可应用于红外开关装置.     

钒前驱体对V-OMS-2结构及催化CO氧化活性的影响

采用简单、低成本回流法制备了未掺杂和不同钒前驱体掺杂V的OMS-2催化剂，考察了其对CO低温氧化的催化活性，并借助XRD,FT-IR,BET,TEM,XPS,TGA和H₂-TPR表征技术研究了催化剂的结构、形貌、键态、价态及氧化还原性能.V掺杂改变了OMS-2骨架中锰氧八面体配位氧的配位环境，使OMS-2的形貌发生了显著变化，增加了结构缺陷，加强了表面活性氧的机动性和反应性，使其呈现出远高于未掺杂OMS-2的催化活性.与NaVO₃前驱体相比，以V₂O₅为前驱体掺杂V制备的3%V-OMS-2（1）具有更高的催化活性，可将CO完全燃烧温度从未掺杂OMS-2的200℃降至50℃以下.较大比表面积、特有的孔结构、短纳米棒形貌以及更机动、活泼的表面活性氧是3%V-OMS-2（1）呈现出高CO氧化活性的重要原因.     

采用超晶格结构实现C过量掺杂Ge2Sb2Te5材料的相变性能研究

研究了C过量掺杂Ge₂Sb₂Te₅^GST相变材料的相变特性与微观结构,制备了一系列包含周期性2nmC薄膜与GST薄膜的超晶格结构复合相变薄膜材料.研究发现,相变材料的相变性能与GST的厚度有较强的依赖关系,反映出C掺杂比例对GST相变性能的影响.随着GST厚度的逐渐降低,高温下C的自发扩散导致GST的掺杂效应逐渐增强,超晶格体系的非晶—晶态相变逐渐被抑制.在此结构中,过量的C掺杂导致体系越来越难以发生相变,甚至失去相变特性.同时,由于C-Ge、_C-Sb和C-Te键不稳定,多次可逆的非晶—晶态转变后体系将同时出现未掺杂的GST成分与C掺杂的GST的成分,因此有可能出现稳定的三相.最后,制备了基于[GST(8nm)/C(2nm)]₅相变薄膜的相变存储器件,器件的测试结果证实体系能够出现稳定的三电阻态.</sup>     

V、Mn掺杂ZnO薄膜的掺杂特性及制备工艺研究

本文采用溶胶一凝肢法制备掺杂Mn的ZaO薄膜,井直流磁控溅射V掺杂的ZnO薄膜,研究Mn、V掺杂浓度以及制备工艺对于ZnO薄膜微观组织和电学性能的影响。研究发现,溶胶一凝胶法制备ZnO薄膜,最佳熟处理温度为450℃前烘和700℃退火处理结合。掺杂ZnO薄膜结构显示,Mn、V离子部分替代Zn离子进入ZnO晶格的内部。Mn掺杂ZnO薄膜浓度约为1％时,或V元素掺杂浓度为2％时,ZnO薄膜中的（002）晶向的衍射峰最强,显示出一定的C轴择优生长性。     

退火温度对[BN/CoPt]n/Ag薄膜磁性和结构的影响

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[BN/CoPt]n/Ag薄膜,并分别在550℃和600℃各退火30min.结果表明,退火温度对CoPt薄膜的磁性和结构影响很大.当退火温度为550℃时,薄膜就已经发生了有序相变,且薄膜垂直取向;退火温度增加到600℃后,薄膜大部分了发生了有序相变,并且垂直取向很高,薄膜垂直矫顽力高达10.7kOe,平行矫顽力仅为5.99kOe.适当的退火温度不仅有利于薄膜的有序相变,而且能提高薄膜的垂直取向程度.     

掺杂对二氧化钒电学性能的影响

VO2是一种典型的相变型金属氧化物,相变温度为68℃,掺杂能有效地改变VO2的相变温度,且相变前后光、电性能变化幅度较大。该文采用水热法在制备的同时掺杂杂质离子制备VO2粉体,通过实验得出最优掺杂条件为:反应温度为180℃,反应时间为24 h,加入40%的HF体积比为1∶100,Ti4+离子掺杂量为4%,得到的VO2粉体相变温度为40℃,使VO2的相变温度降低了28℃。     

氧化法在石英衬底上制备氧化钒薄膜及氧化过程和性能的研究

采用直流溅射法在石英衬底上沉积不同厚度的金属钒(V)膜,在空气氛围中进行不同温度热氧化处理获得性能最佳的退火温度和薄膜厚度。用X射线衍射仪(XRD),傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X射线光电子能谱仪分别研究了薄膜的晶体结构,红外透射性和表面组分。结果表明:厚度约为100 nm的金属钒膜在空气中370°C下氧化60 min制得VO2含量较高,相变温度45℃,热滞宽度约10℃,高低温光透过率变化41%的氧化钒薄膜。     

DSSC用钒掺杂二氧化钛薄膜的制备及性能表征

为获得高性能电池用二氧化钛薄膜,采用射频磁控溅射法制备了掺V的TiO2薄膜.使用分光光度计、催化反应器和电化学工作站等研究了溅射时间、退火温度和掺钒量等对TiO2薄膜光学性能、光催化性能和超亲水性和电学性能的影响.研究表明溅射时间越长,薄膜紫外光区的透射率越低.3h条件下,在小于400nm区域内,溅射薄膜的透射率已经降至60%以下.退火温度对薄膜的亲水性能和光催化性能有一定的影响,经400℃退火的薄膜具有较好的光催化性能和超亲水性.掺V使薄膜的吸收峰红移和禁带宽度变窄,当掺杂量为0.5%时,TiO2薄膜红移量最大,禁带宽度变也为2.88eV.将制备的掺钒二氧化钛薄膜制备成染料敏化太阳能电池(DSSC),结果表明掺V量为0.5%的二氧化钛薄膜的光响应范围增大,所制备电池的开路电压和短路电流都高于未掺杂电池,其中短路电流从24.82μA增大到了88.15μA.表明电池的综合性能有所提高.     

TiO2/VO2双层薄膜的制备及光电性能研究

文章采用磁控溅射法在玻璃基底上分别制备VO2单层薄膜与TiO2/VO2双层薄膜,并在Ar气中进行退火.用X射线衍射仪、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计、LCR测试仪对薄膜样品的晶体结构、表面形貌、可见光透过率、电阻温度特性进行测试.结果表明,TiO2/VO2双层薄膜的相变温度降低到56℃,电阻温度系数为-1.087/℃,可见光透过率提高了20％～30％,且薄膜生长致密均匀.