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溶胶凝胶制备氧化钒薄膜的生长机理及光电特性

何琼 许向东 温粤江 蒋亚东 敖天宏 樊泰君 黄龙 马春前 孙自强

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溶胶凝胶制备氧化钒薄膜的生长机理及光电特性

何琼, 许向东, 温粤江, 蒋亚东, 敖天宏, 樊泰君, 黄龙, 马春前, 孙自强

Growth mechanism and optoelectronic properties of vanadium oxide films prepared by Sol-Gel

He Qiong, Xu Xiang-Dong, Wen Yue-Jiang, Jiang Ya-Dong, Ao Tian-Hong, Fan Tai-Jun, Huang Long, Ma Chun-Qian, Sun Zi-Qiang
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  • 采用溶胶凝胶法, 在不同的退火温度下制备了不同的氧化钒薄膜. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、高阻仪、紫外-可见分光光度计和傅里叶红外光谱仪等, 对薄膜的形貌、晶态、电学和光学特性进行了分析. 结果表明, 溶胶凝胶法获取V2O5薄膜的最佳退火温度为430 ℃, 低于此温度不利于使有机溶剂充分分解, 高于此温度则V–O键发生裂解、形成更多的低价态氧化钒. 本文制备的氧化钒薄膜具有较高的电阻温度系数和光吸收率, 适合应用在非制冷红外探测器中. 本文揭示了溶胶凝胶法制备氧化钒薄膜的生长机理.
    Vanadium oxide films are prepared by Sol-Gel at different annealing temperatures. Their surface morphologies, valence states, electrical and optical properties are characterized by SEM, XRD, resistance meter, UV-Vis spectrometer and FTIR, respectively. Results reveal that the optimal temperature for producing V2O5 films by Sol-gel is 430 ℃, the organics in the films cannot be decomposed completely below 430 ℃ while the V-O bonds will be broken under a higher temperature (>430 ℃). The as-prepared vanadium pentoxide films exhibit higher TCR and larger light absorption, so that they are suitable to be used as bolometric materials for uncooled infrared detectors. The growth mechanism of vanadium oxide film prepared by Sol-Gel is also presented in this paper.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61071032)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61071032).
    [1]

    Partlow D P, Grukovich S R, Radford K C, Denes L J 1991 J. Appl. Phys. 70 443

    [2]

    Dislich H, Hussmann E 1981 Thin Solid Films 77 129

    [3]

    Cole B, Horning R, Johnson B, Nguyen K, Kruse P W, Foote M C 1994 IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics, University Park, Aug 7-10, 1994 p653

    [4]

    Jerominek H, Pope T D, Alain C, Zhang R, Lehoux M, Pocard F, Fuchs R W, Grenier G, Rouleau Y, Cayer F, Savard S, Bilodeau G, Couillard J F, Larouche C 1998 Proc. SPIE. 3436 585

    [5]

    Pope T D, Jerominek H, Alain C, Cayer F, Tremblay B, Grenier C, Topart P A, Clair S L, Picard F, Larouche C, Boulanger B, Martel A, Desroches Y 2002 Proc. SPIE 4721 64

    [6]

    Dem'yanenko M A, Fomin B I, Ovsyuk V N, Marchishin I V, Parm I O, Vasil'ieva L L, Shashkin V V 2005 Proc. SPIE 5957 59571R

    [7]

    Yuan N Y, Li J H, Lin C L 2002 Acta Phys. Sin. 51 0852 (in Chinese) [袁宁一, 李金华, 林成鲁 2002 物理学报 51 0852]

    [8]

    She S F, WU G M, Yang H Y, Shen J, Gao G H 2010 Proc. SPIE 7995 79950S

    [9]

    Pan M X, Cao X Z, Li Y X, Wang B Y, Xue D S, Ma C X, Zhou C L, Wei L 2004 Acta Phys. Sin. 53 1956 (in Chinese) [潘梦霄, 曹兴忠, 李养贤, 王宝义, 薛德胜, 马创新, 周春兰, 魏龙 2004 物理学报 53 1956]

    [10]

    Wang L X, Li J P, He X L, Gao X G 2006 Acta Phys. Sin. 55 2847 (in Chinese) [王利霞, 李建平, 何秀丽, 高晓光 2006 物理学报 55 2874]

    [11]

    唐伟忠 2007 薄膜材料制备原理、技术及应用 第二版(北京: 冶金工业出版社)第174页

    [12]

    Nagase K, Shimizu Y, Muira N, Yamazoe N 1992 Appl. Phys. Lett. 60 802

    [13]

    Zou C W, Yan X D, Chen R Q, Wu Z Y, Alyamani A, Gao W 2011 Appl. Phys. Lett. 98 111904

    [14]

    Tahar R B H, Ban T, Ohya Y, Takahashi Y 1997 J. Appl. Phys. 82 865

    [15]

    Kulkarni A K, Sctulz K H, Lim T S 1999 Thin solid films 345 273

    [16]

    Katzke H, Toledano P, Depmeier W 2003 Phys. Rev. B 68 024109

    [17]

    Haverkort M W, Hu Z, Tanaka A, Reichelt W, Streltsov S V, Korotin M A, Anisimov V I, Hsieh H H, Lin H J, Chen C T, Khomskii D I, Tjeng L H 2005 Phys. Rev. Lett. 95 196404

    [18]

    Jerominek H, Picard F, Vincent D 1993 Opt. Eng. 32 2092

    [19]

    HanY H, Choi I H, Kang H K, Park J Y, Kim K T, Shin H J, Moon S 2003 Thin Solid Films 425 260

    [20]

    Bahgat A, Al-Hajry A, El-Desoky M M 2006 Phys. Solid State 203 1999

    [21]

    Arora A K, Sato T, Okada T, Yagi T 2012 Phys. Rev. B 85 094113

    [22]

    Lee S H, Cheong H M, Seong M J, Liu P, Tracy C E, Mascarenhas A, Pitts J R, Deb S K 2002 J. Appl. Phys. 92 1893

    [23]

    Luo Z F, Wu Z M, Xu X D, Wang T, Jiang Y D 2011 Acta Phys. Sin. 60 067302 (in Chinese) [罗振飞, 吴志明, 许向东, 王涛, 蒋亚东 2011 物理学报 60 06732]

    [24]

    Benmoussa M, Ibnouelghazi E, Bennouna A, Ameziane E L 1995 Thin Solid Films 265 22

  • [1]

    Partlow D P, Grukovich S R, Radford K C, Denes L J 1991 J. Appl. Phys. 70 443

    [2]

    Dislich H, Hussmann E 1981 Thin Solid Films 77 129

    [3]

    Cole B, Horning R, Johnson B, Nguyen K, Kruse P W, Foote M C 1994 IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics, University Park, Aug 7-10, 1994 p653

    [4]

    Jerominek H, Pope T D, Alain C, Zhang R, Lehoux M, Pocard F, Fuchs R W, Grenier G, Rouleau Y, Cayer F, Savard S, Bilodeau G, Couillard J F, Larouche C 1998 Proc. SPIE. 3436 585

    [5]

    Pope T D, Jerominek H, Alain C, Cayer F, Tremblay B, Grenier C, Topart P A, Clair S L, Picard F, Larouche C, Boulanger B, Martel A, Desroches Y 2002 Proc. SPIE 4721 64

    [6]

    Dem'yanenko M A, Fomin B I, Ovsyuk V N, Marchishin I V, Parm I O, Vasil'ieva L L, Shashkin V V 2005 Proc. SPIE 5957 59571R

    [7]

    Yuan N Y, Li J H, Lin C L 2002 Acta Phys. Sin. 51 0852 (in Chinese) [袁宁一, 李金华, 林成鲁 2002 物理学报 51 0852]

    [8]

    She S F, WU G M, Yang H Y, Shen J, Gao G H 2010 Proc. SPIE 7995 79950S

    [9]

    Pan M X, Cao X Z, Li Y X, Wang B Y, Xue D S, Ma C X, Zhou C L, Wei L 2004 Acta Phys. Sin. 53 1956 (in Chinese) [潘梦霄, 曹兴忠, 李养贤, 王宝义, 薛德胜, 马创新, 周春兰, 魏龙 2004 物理学报 53 1956]

    [10]

    Wang L X, Li J P, He X L, Gao X G 2006 Acta Phys. Sin. 55 2847 (in Chinese) [王利霞, 李建平, 何秀丽, 高晓光 2006 物理学报 55 2874]

    [11]

    唐伟忠 2007 薄膜材料制备原理、技术及应用 第二版(北京: 冶金工业出版社)第174页

    [12]

    Nagase K, Shimizu Y, Muira N, Yamazoe N 1992 Appl. Phys. Lett. 60 802

    [13]

    Zou C W, Yan X D, Chen R Q, Wu Z Y, Alyamani A, Gao W 2011 Appl. Phys. Lett. 98 111904

    [14]

    Tahar R B H, Ban T, Ohya Y, Takahashi Y 1997 J. Appl. Phys. 82 865

    [15]

    Kulkarni A K, Sctulz K H, Lim T S 1999 Thin solid films 345 273

    [16]

    Katzke H, Toledano P, Depmeier W 2003 Phys. Rev. B 68 024109

    [17]

    Haverkort M W, Hu Z, Tanaka A, Reichelt W, Streltsov S V, Korotin M A, Anisimov V I, Hsieh H H, Lin H J, Chen C T, Khomskii D I, Tjeng L H 2005 Phys. Rev. Lett. 95 196404

    [18]

    Jerominek H, Picard F, Vincent D 1993 Opt. Eng. 32 2092

    [19]

    HanY H, Choi I H, Kang H K, Park J Y, Kim K T, Shin H J, Moon S 2003 Thin Solid Films 425 260

    [20]

    Bahgat A, Al-Hajry A, El-Desoky M M 2006 Phys. Solid State 203 1999

    [21]

    Arora A K, Sato T, Okada T, Yagi T 2012 Phys. Rev. B 85 094113

    [22]

    Lee S H, Cheong H M, Seong M J, Liu P, Tracy C E, Mascarenhas A, Pitts J R, Deb S K 2002 J. Appl. Phys. 92 1893

    [23]

    Luo Z F, Wu Z M, Xu X D, Wang T, Jiang Y D 2011 Acta Phys. Sin. 60 067302 (in Chinese) [罗振飞, 吴志明, 许向东, 王涛, 蒋亚东 2011 物理学报 60 06732]

    [24]

    Benmoussa M, Ibnouelghazi E, Bennouna A, Ameziane E L 1995 Thin Solid Films 265 22

  • [1] 杨云畅, 武斌, 刘云圻. 双层石墨烯的化学气相沉积法制备及其光电器件. 物理学报, 2017, 66(21): 218101. doi: 10.7498/aps.66.218101
    [2] 王盼盼, 章俞之, 彭明栋, 张云龙, 吴岭南, 曹韫真, 宋力昕. VO2薄膜Vis-NIR及NIR-MIR椭圆偏振光谱分析. 物理学报, 2016, 65(12): 127201. doi: 10.7498/aps.65.127201
    [3] 张新伟, 华正和, 蒋毓文, 杨绍光. 溶胶凝胶自燃烧法合成金属与合金材料研究进展. 物理学报, 2015, 64(9): 098101. doi: 10.7498/aps.64.098101
    [4] 徐佳佳, 胡春光, 陈雪娇, 张雷, 傅星, 胡小唐. 有机半导体薄膜生长原位实时测量方法的研究. 物理学报, 2015, 64(23): 230701. doi: 10.7498/aps.64.230701
    [5] 杨伟, 梁继然, 刘剑, 姬扬. 在半导体-金属相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动. 物理学报, 2014, 63(10): 107104. doi: 10.7498/aps.63.107104
    [6] 袁文瑞, 李毅, 王晓华, 郑鸿柱, 陈少娟, 陈建坤, 孙瑶, 唐佳茵, 刘飞, 郝如龙, 方宝英, 肖寒. VO2/AZO复合薄膜的制备及其光电特性研究. 物理学报, 2014, 63(21): 218101. doi: 10.7498/aps.63.218101
    [7] 高旺, 胡明, 后顺保, 吕志军, 武斌. 氧化法结合快速热处理制备VOx薄膜及其性质研究. 物理学报, 2013, 62(1): 018104. doi: 10.7498/aps.62.018104
    [8] 韦晓莹, 胡明, 张楷亮, 王芳, 刘凯. 氧化钒薄膜的微结构及阻变特性研究. 物理学报, 2013, 62(4): 047201. doi: 10.7498/aps.62.047201
    [9] 武斌, 胡明, 后顺保, 吕志军, 高旺, 梁继然. 快速热处理制备相变氧化钒薄膜及其特性研究. 物理学报, 2012, 61(18): 188101. doi: 10.7498/aps.61.188101
    [10] 吴忠浩, 徐明, 段文倩. Fe掺杂对溶胶凝胶法制备的ZnO: Ni薄膜结构及发光特性的影响. 物理学报, 2012, 61(13): 137502. doi: 10.7498/aps.61.137502
    [11] 张治国. 紫外波段高透过率铜铟掺杂SnO2薄膜的研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8172-8177. doi: 10.7498/aps.59.8172
    [12] 贾曦, 刘爱萍, 刘洋溢, 唐为华, 王君伟. SnO2微纳米材料的合成及其生长机理研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2572-2577. doi: 10.7498/aps.58.2572
    [13] 张永炬, 余森江, 葛洪良, 邬良能, 崔玉建. 硅油基底表面铁薄膜的生长机理及表面有序结构. 物理学报, 2006, 55(10): 5444-5450. doi: 10.7498/aps.55.5444
    [14] 郝会颖, 孔光临, 曾湘波, 许 颖, 刁宏伟, 廖显伯. 非晶/微晶相变域硅薄膜及其太阳能电池. 物理学报, 2005, 54(7): 3327-3331. doi: 10.7498/aps.54.3327
    [15] 顾伟超, 沈德久, 王玉林, 陈光良, 冯文然, 张谷令, 刘赤子, 杨思泽. 电解等离子体法制备Al2O3陶瓷层及其特性研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3263-3267. doi: 10.7498/aps.54.3263
    [16] 潘梦霄, 曹兴忠, 李养贤, 王宝义, 薛德胜, 马创新, 周春兰, 魏 龙. 氧化钒薄膜微观结构的研究. 物理学报, 2004, 53(6): 1956-1960. doi: 10.7498/aps.53.1956
    [17] 彭英才, 池田弥央, 宫崎诚一. Si纳米量子点的LPCVD自组织化形成及其生长机理研究. 物理学报, 2003, 52(12): 3108-3113. doi: 10.7498/aps.52.3108
    [18] 丁 佩, 梁二军, 张红瑞, 刘一真, 刘 慧, 郭新勇, 杜祖亮. “锥形嵌套"结构CNx纳米管的生长机理及拉曼光谱研究. 物理学报, 2003, 52(1): 237-241. doi: 10.7498/aps.52.237
    [19] 汪六九, 朱美芳, 刘丰珍, 刘金龙, 韩一琴. 热丝化学气相沉积技术低温制备多晶硅薄膜的结构与光电特性. 物理学报, 2003, 52(11): 2934-2938. doi: 10.7498/aps.52.2934
    [20] 王玉霞, 郭震, 何海平, 曹颖, 汤洪高. 在Si(111)上用有机溶胶凝胶甩膜热解法制备(0001)定向的6H-SiC薄膜. 物理学报, 2001, 50(2): 256-261. doi: 10.7498/aps.50.256
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-01
  • 修回日期:  2012-09-11
  • 刊出日期:  2013-03-05

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