氧离子注入对氧化钒薄膜电学特性影响的研究

采用直流磁控溅射方法在Si3N4/Si衬底上淀积了一层55nm的氧化钒薄膜,随后对氧化钒薄膜分别进行不同剂量的O+和Ar+注入.O+具有非常强的化学活性,能够钝化各种电子材料中的缺陷状态,而Ar+作为一种惰性离子,主要是作为一种对比来研究离子轰击对氧化钒的影响.利用四探针测试设备、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼分析(Raman)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)、X射线光电子能谱分析(XPS)以及X射线衍射仪(XRD)等表征方法来分析离子注入前后氧化钒薄膜性质的变化.实验结果表明,低剂量的O+或Ar+注入都能够使氧化钒的电阻温度系数(TCR)值上升,TCR值分别达到了-2.57%/K或-2.51%/K.而高剂量的O+或Ar+注入反倒会使氧化钒的TCR值和方块电阻(Rsq)值急剧下降.分析发现低剂量O+注入前后薄膜的表面形貌和价键没有发生明显变化.研究表明低剂量O+注入后载流子跳跃导电的激活能上升了,从而导致TCR值上升.