搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

二氧化钒薄膜低温制备及其太赫兹调制特性研究

孙丹丹 陈智 文岐业 邱东鸿 赖伟恩 董凯 赵碧辉 张怀武

二氧化钒薄膜低温制备及其太赫兹调制特性研究

孙丹丹, 陈智, 文岐业, 邱东鸿, 赖伟恩, 董凯, 赵碧辉, 张怀武
PDF
导出引用
导出核心图
  • 针对二氧化钒 (VO2) 薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用, 利用低温磁控溅射技术, 在太赫兹和光学频段透明的BK7玻璃上制备出高质量的VO2 薄膜. 晶体结构和微观形貌分析显示薄膜为单相VO2单斜金红石结构, 具有明显的 (011) 晶面择优取向, 结构致密, 表面平整. 利用四探针技术和太赫兹时域光谱系统分析了薄膜的绝缘体-金属相变特性, 发现相变过程中薄膜电阻率变化达到4个数量级, 同时对太赫兹透射强度具有强烈的调制作用, 调制深度高达89%. 通过电学相变和太赫兹光学相变特性的对比研究, 证实薄膜的电阻率突变主要与逾渗通路的形成有关, 而太赫兹幅度的调制则来源于薄膜中载流子浓度的变化.该薄膜制备简单, 成膜质量高, 太赫兹调制性能优异, 可应用于太赫兹开关和调制器等集成式太赫兹功能器件.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号: 61131005, 61021061)、 教育部科学技术研究重大项目(批准号: 313013)、 教育部新世纪优秀人才资助计划(批准号: NCET-11-0068)、四川省杰出青年学术技术带头人计划(批准号: 2011JQ0001)、四川省国际科技合作项目(批准号: 2010HH0026)和中央高校基本科研业务费(批准号: ZYGX2010J034)资助的课题.
    [1]

    Agrawal A, Nahata A 2007 Opt. Express 15 9022

    [2]

    Kleine-Ostmann T, Pierz K, Hein G, Dawson P, Koch M 2007 IEEE Antennas Propag. 49 24

    [3]

    O'Hara J F, Taylor A J, Averitt R D, Zide J M, Gossard A C 2006 Appl. Phys. Lett. 88 251119

    [4]

    Morin F J 1959 Phys. Rev. Lett. 3 34

    [5]

    Zylbersztejn A, Mott N F 1975 Phys. Rev. B 11 4383

    [6]

    Chain E E 1991 Appl. Opt. 30 2782

    [7]

    Lopez R, Boatner L A, Haynes T E, Haglund Jr R F, Feldman L C 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1410

    [8]

    Kim H T, Lee Y W, Kim B J, Chae B G, Yun S J, Kang K Y, Han K J, Yee K J, Lim Y S 2006 Phys. Rev. Lett. 97 266401

    [9]

    Cui J Z, Da D A, Jiang W S 1998 Acta Phys. Sin. 47 454 (in Chinese) [崔敬忠, 达道安, 姜万顺 1998 物理学报 47 454]

    [10]

    Ben-Messaoud T, Landry G, Gariépy J P, Ramamoorthy B, Ashrit P V, Haché A 2008 Opt. Commun. 281 6024

    [11]

    Seo M, Kyoung J, Park H, Koo S, Kim H S, Bernien H, Kim B J, Choe J H, Ahn Y H, Kim H T, Park N, Park Q H, Ahn K, Kim D S 2010 Nano Lett. 10 2064

    [12]

    Kyoung J, Seo M, Park H, Koo S, Kim H S, Park Y, Kim B J, Ahn K, Park N, Kim H T, Kim D S 2010 Opt. Express 18 16452

    [13]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Xie Y S, Chen K, Liu Y L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 021111

    [14]

    Choi S B, Kyoung J S, Kim H S, Park H R, Park D J, Kim B J, Ahn Y H, Rotermund F, Kim H T, Ahn K J, Kim D S 2011 Appl. Phys. Lett. 98 071105

    [15]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Chen Z, Long Y, Jing Y L, Lin Y, Zhang P X 2012 J. Phys. D: Appl. Phys. 45 235106

    [16]

    Driscoll T, Kim H T, Chae B G, Kim B J, Lee Y W, Jokerst N M, Palit S, Smith D R, Ventra M D, Basov D N 2009 Science 325 1518

    [17]

    Goldflam M D, Driscoll T, Chapler B, Khatib O, Marie Jokerst N, Palit S, Smith D R, Kim B J, Seo G, Kim H T, Ventra M D, Basov D N 2011 Appl. Phys. Lett. 99 044103

    [18]

    Luo Z F, Wu Z M, Xu X D, Wang T, Jiang Y D 2010 Chin. Phys. B 19 106103

    [19]

    Nakajima M, Takubo N, Hiroi Z, Ueda Y, Suemoto T 2008 Appl. Phys. Lett. 92 011907

    [20]

    Shi Q W, Huang W X, Zhang Y X, Yan J Z, Zhang Y B, Mao M, Zhang Y, Tu M J 2011 Acs. Appl. Mater. 3 3523

    [21]

    Zhao Y, Lee J H, Zhu Y H, Nazari M, Chen C H, Wang H Y, Bernussi A, Holtz M, Fan Z Y 2012 J. Appl. Phys. 111 053533

    [22]

    Wang C L, Tian Z, Xing Q R, Gu J Q, Liu F, Hu M L, Chai L, Wang Q Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7857 (in Chinese) [王昌雷, 田震, 邢岐荣, 谷建强, 刘丰, 胡明列, 柴路, 王清月 2010 物理学报 59 7857]

    [23]

    Li J, Dho J 2011 Appl. Phys. Lett. 99 231909

    [24]

    Gupta A, Aggarwal R, Gupta P, Dutta T, Narayan R J, Narayan J 2009 Appl. Phys. Lett. 95 111915

    [25]

    Brassard D, Fourmaux S, Jean-Jacques M, Kieffer J C, El Khakani M A 2005 Appl. Phys. Lett. 87 051910

    [26]

    Jiang L J, Carr W N 2004 J. Micromech. Microeng. 14 833

    [27]

    Rozen J, Lopez R, Haglund R F, Feldman L C 2006 Appl. Phys. Lett. 88 081902

    [28]

    Qazilbash M M, Brehm M, Chae B G, Ho P C, Andreev G O, Kim B J, Yun S J, Balatsky A V, Maple M B, Keilmann F, Kim H T, Basov D N 2007 Science 318 1750

    [29]

    Jepsen P U, Fischer Bernd M, Thoman A, Helm H, Suh J Y, Lopez R, Haglund R F 2006 Phys. Rev. B 74 205103

  • [1]

    Agrawal A, Nahata A 2007 Opt. Express 15 9022

    [2]

    Kleine-Ostmann T, Pierz K, Hein G, Dawson P, Koch M 2007 IEEE Antennas Propag. 49 24

    [3]

    O'Hara J F, Taylor A J, Averitt R D, Zide J M, Gossard A C 2006 Appl. Phys. Lett. 88 251119

    [4]

    Morin F J 1959 Phys. Rev. Lett. 3 34

    [5]

    Zylbersztejn A, Mott N F 1975 Phys. Rev. B 11 4383

    [6]

    Chain E E 1991 Appl. Opt. 30 2782

    [7]

    Lopez R, Boatner L A, Haynes T E, Haglund Jr R F, Feldman L C 2004 Appl. Phys. Lett. 85 1410

    [8]

    Kim H T, Lee Y W, Kim B J, Chae B G, Yun S J, Kang K Y, Han K J, Yee K J, Lim Y S 2006 Phys. Rev. Lett. 97 266401

    [9]

    Cui J Z, Da D A, Jiang W S 1998 Acta Phys. Sin. 47 454 (in Chinese) [崔敬忠, 达道安, 姜万顺 1998 物理学报 47 454]

    [10]

    Ben-Messaoud T, Landry G, Gariépy J P, Ramamoorthy B, Ashrit P V, Haché A 2008 Opt. Commun. 281 6024

    [11]

    Seo M, Kyoung J, Park H, Koo S, Kim H S, Bernien H, Kim B J, Choe J H, Ahn Y H, Kim H T, Park N, Park Q H, Ahn K, Kim D S 2010 Nano Lett. 10 2064

    [12]

    Kyoung J, Seo M, Park H, Koo S, Kim H S, Park Y, Kim B J, Ahn K, Park N, Kim H T, Kim D S 2010 Opt. Express 18 16452

    [13]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Xie Y S, Chen K, Liu Y L 2010 Appl. Phys. Lett. 97 021111

    [14]

    Choi S B, Kyoung J S, Kim H S, Park H R, Park D J, Kim B J, Ahn Y H, Rotermund F, Kim H T, Ahn K J, Kim D S 2011 Appl. Phys. Lett. 98 071105

    [15]

    Wen Q Y, Zhang H W, Yang Q H, Chen Z, Long Y, Jing Y L, Lin Y, Zhang P X 2012 J. Phys. D: Appl. Phys. 45 235106

    [16]

    Driscoll T, Kim H T, Chae B G, Kim B J, Lee Y W, Jokerst N M, Palit S, Smith D R, Ventra M D, Basov D N 2009 Science 325 1518

    [17]

    Goldflam M D, Driscoll T, Chapler B, Khatib O, Marie Jokerst N, Palit S, Smith D R, Kim B J, Seo G, Kim H T, Ventra M D, Basov D N 2011 Appl. Phys. Lett. 99 044103

    [18]

    Luo Z F, Wu Z M, Xu X D, Wang T, Jiang Y D 2010 Chin. Phys. B 19 106103

    [19]

    Nakajima M, Takubo N, Hiroi Z, Ueda Y, Suemoto T 2008 Appl. Phys. Lett. 92 011907

    [20]

    Shi Q W, Huang W X, Zhang Y X, Yan J Z, Zhang Y B, Mao M, Zhang Y, Tu M J 2011 Acs. Appl. Mater. 3 3523

    [21]

    Zhao Y, Lee J H, Zhu Y H, Nazari M, Chen C H, Wang H Y, Bernussi A, Holtz M, Fan Z Y 2012 J. Appl. Phys. 111 053533

    [22]

    Wang C L, Tian Z, Xing Q R, Gu J Q, Liu F, Hu M L, Chai L, Wang Q Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 7857 (in Chinese) [王昌雷, 田震, 邢岐荣, 谷建强, 刘丰, 胡明列, 柴路, 王清月 2010 物理学报 59 7857]

    [23]

    Li J, Dho J 2011 Appl. Phys. Lett. 99 231909

    [24]

    Gupta A, Aggarwal R, Gupta P, Dutta T, Narayan R J, Narayan J 2009 Appl. Phys. Lett. 95 111915

    [25]

    Brassard D, Fourmaux S, Jean-Jacques M, Kieffer J C, El Khakani M A 2005 Appl. Phys. Lett. 87 051910

    [26]

    Jiang L J, Carr W N 2004 J. Micromech. Microeng. 14 833

    [27]

    Rozen J, Lopez R, Haglund R F, Feldman L C 2006 Appl. Phys. Lett. 88 081902

    [28]

    Qazilbash M M, Brehm M, Chae B G, Ho P C, Andreev G O, Kim B J, Yun S J, Balatsky A V, Maple M B, Keilmann F, Kim H T, Basov D N 2007 Science 318 1750

    [29]

    Jepsen P U, Fischer Bernd M, Thoman A, Helm H, Suh J Y, Lopez R, Haglund R F 2006 Phys. Rev. B 74 205103

  • [1] 邱东鸿, 文岐业, 杨青慧, 陈智, 荆玉兰, 张怀武. 金属Pt薄膜上二氧化钒的制备及其电致相变性能研究. 物理学报, 2013, 62(21): 217201. doi: 10.7498/aps.62.217201
    [2] 张戎, 曹俊诚. 光子晶体对太赫兹波的调制特性研究. 物理学报, 2010, 59(6): 3924-3929. doi: 10.7498/aps.59.3924
    [3] 陈伟, 郭立新, 李江挺, 淡荔. 时空非均匀等离子体鞘套中太赫兹波的传播特性. 物理学报, 2017, 66(8): 084102. doi: 10.7498/aps.66.084102
    [4] 郑灵, 赵青, 刘述章, 邢晓俊. 太赫兹波在非磁化等离子体中的传输特性研究. 物理学报, 2012, 61(24): 245202. doi: 10.7498/aps.61.245202
    [5] 田伟, 文岐业, 陈智, 杨青慧, 荆玉兰, 张怀武. 硅基全光宽带太赫兹幅度调制器的研究. 物理学报, 2015, 64(2): 028401. doi: 10.7498/aps.64.028401
    [6] 张顺浓, 朱伟骅, 李炬赓, 金钻明, 戴晔, 张宗芝, 马国宏, 姚建铨. 铁磁异质结构中的超快自旋流调制实现相干太赫兹辐射. 物理学报, 2018, 67(19): 197202. doi: 10.7498/aps.67.20181178
    [7] 张会云, 刘蒙, 尹贻恒, 吴志心, 申端龙, 张玉萍. 基于格林函数法研究金属线栅在太赫兹波段的散射特性. 物理学报, 2013, 62(19): 194207. doi: 10.7498/aps.62.194207
    [8] 陈旭生, 李九生. 缺陷组合嵌入VO2薄膜结构的可调太赫兹吸收器. 物理学报, 2020, 69(2): 027801. doi: 10.7498/aps.69.20191511
    [9] 张玉萍, 张会云, 耿优福, 谭晓玲, 姚建铨. 太赫兹波在有限电导率金属空芯波导中的传输特性. 物理学报, 2009, 58(10): 7030-7033. doi: 10.7498/aps.58.7030
    [10] 严资杰, 袁 孝, 徐业彬, 高国棉, 陈长乐. 室温下Pr0.7Ca0.3MnO3薄膜的瞬态光响应特性. 物理学报, 2007, 56(10): 6080-6083. doi: 10.7498/aps.56.6080
    [11] 周骏, 谭晓玲, 耿优福, 姚建铨. THz波在金属镀层空芯波导中传输的理论和实验研究. 物理学报, 2011, 60(5): 054101. doi: 10.7498/aps.60.054101
    [12] 陈浩, 张晓霞, 王鸿, 姬月华. 基于磁激元效应的石墨烯-金属纳米结构近红外吸收研究. 物理学报, 2018, 67(11): 118101. doi: 10.7498/aps.67.20180196
    [13] 郭东明, 杨玲珍, 王安帮, 张秀娟, 王云才. 反馈强度调制增强混沌光通信的保密性. 物理学报, 2009, 58(12): 8275-8280. doi: 10.7498/aps.58.8275
    [14] 王凯, 张文华, 刘凌云, 徐法强. VO2薄膜表面氧缺陷的修复:F4TCNQ分子吸附反应. 物理学报, 2016, 65(8): 088101. doi: 10.7498/aps.65.088101
    [15] 吴群, 王玥, 贺训军, 殷景华, 施卫. 基于纳观域碳纳米管的太赫兹波天线研究. 物理学报, 2009, 58(2): 919-924. doi: 10.7498/aps.58.919
    [16] 傅佳辉, 王玥, 吴群, 王岩, 王东兴, 吴昱明, 李乐伟. 碳纳米管辐射太赫兹波的理论分析与数值验证. 物理学报, 2011, 60(5): 057801. doi: 10.7498/aps.60.057801
    [17] 孙红起, 赵国忠, 张存林, 杨国桢. 不同中心波长飞秒脉冲激发InAs表面辐射太赫兹波的机理研究. 物理学报, 2008, 57(2): 790-795. doi: 10.7498/aps.57.790
    [18] 李忠洋, 姚建铨, 李俊, 邴丕彬, 徐德刚, 王鹏. 基于闪锌矿晶体中受激电磁耦子散射产生可调谐太赫兹波的理论研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6237-6242. doi: 10.7498/aps.59.6237
    [19] 陆金星, 黄志明, 黄敬国, 王兵兵, 沈学民. 相位失配与材料吸收对利用GaSe差频产生太赫兹波功率影响的研究. 物理学报, 2011, 60(2): 024209. doi: 10.7498/aps.60.024209
    [20] 司黎明, 侯吉旋, 刘埇, 吕昕. 基于负微分电阻碳纳米管的太赫兹波有源超材料特性参数提取. 物理学报, 2013, 62(3): 037806. doi: 10.7498/aps.62.037806
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  2215
  • PDF下载量:  1184
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-06-20
  • 修回日期:  2012-07-24
  • 刊出日期:  2013-01-05

二氧化钒薄膜低温制备及其太赫兹调制特性研究

  • 1. 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;
  • 2. 电子科技大学, 通信抗干扰技术国家重点实验室, 成都 610054
    基金项目: 

    国家自然科学基金重点项目(批准号: 61131005, 61021061)、 教育部科学技术研究重大项目(批准号: 313013)、 教育部新世纪优秀人才资助计划(批准号: NCET-11-0068)、四川省杰出青年学术技术带头人计划(批准号: 2011JQ0001)、四川省国际科技合作项目(批准号: 2010HH0026)和中央高校基本科研业务费(批准号: ZYGX2010J034)资助的课题.

摘要: 针对二氧化钒 (VO2) 薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用, 利用低温磁控溅射技术, 在太赫兹和光学频段透明的BK7玻璃上制备出高质量的VO2 薄膜. 晶体结构和微观形貌分析显示薄膜为单相VO2单斜金红石结构, 具有明显的 (011) 晶面择优取向, 结构致密, 表面平整. 利用四探针技术和太赫兹时域光谱系统分析了薄膜的绝缘体-金属相变特性, 发现相变过程中薄膜电阻率变化达到4个数量级, 同时对太赫兹透射强度具有强烈的调制作用, 调制深度高达89%. 通过电学相变和太赫兹光学相变特性的对比研究, 证实薄膜的电阻率突变主要与逾渗通路的形成有关, 而太赫兹幅度的调制则来源于薄膜中载流子浓度的变化.该薄膜制备简单, 成膜质量高, 太赫兹调制性能优异, 可应用于太赫兹开关和调制器等集成式太赫兹功能器件.

English Abstract

参考文献 (29)

目录

    /

    返回文章
    返回