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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

杨伟 梁继然 刘剑 姬扬

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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

杨伟, 梁继然, 刘剑, 姬扬

Abnormal variation of optical properties of vanadium oxide thin film at semiconductor-metal transition

Yang Wei, Liang Ji-Ran, Liu Jian, Ji Yang
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  • 在可见光–近红外波段的不同波长下,测量了半导体-金属相变过程中氧化钒薄膜样品的反射率和透射率. 在薄膜相变过程中,不同波段的反射率曲线和透射率曲线表现出不同的变化趋势. 利用非相干光在薄膜中的多级反射-透射模型,计算了相变过程中不同波长下氧化钒薄膜的折射率n和消光系数k随温度的变化. 结果表明,在相变温度附近氧化钒薄膜光学性质的异常变动,其原因既有薄膜的折射率和消光系数随波长的变化趋势不同,也有在吸收性薄膜中存在探测光多次反射和透射的累加效应.
    The optical properties of vanadium oxide thin film are measured at semiconductor-metal transition, including reflectance and transmittance results at different wavelengths which show different trends during the phase transition. With a multi-level reflection-transmission model of incoherent light, we calculate the values of refractive index n and extinction coefficient k at different wavelengths, and show that the abnormal optical properties result not only from the dependences of n and k on the wavelength, but also from multiple reflections in the absorbing film.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2013CB922304)、国家自然科学基金青年科学基金(批准号:61101055)和极化材料与器件教育部重点实验室基金(批准号:KFKT20130002)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the State Key Development Program for Basic Research of China (Grant No. 2013CB922304), the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61101055), and the Foundation of Key Laboratory of Polar Materials and Devices of Ministry of Education, China (Grant No. KFKT20130002).
    [1]

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

    [2]

    Song T T, He J, Lin L B, Chen J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6480 (in Chinese)[宋婷婷, 何捷, 林理彬, 陈军 2010 物理学报 59 6480]

    [3]

    Lysenko S, Rua A J, Vikhnin V 2006 Appl. Surf. Sci. 252 5512

    [4]

    Chen T 2011 Ph. D. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [陈涛 2011 博士学位论文 (天津: 天津大学)]

    [5]

    He Q, Xu X D, Wen Y J, Jiang Y D, Ao T H, Fan T J, Huang L, Ma C Q, Sun Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 056802 (in Chinese)[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 2013 物理学报 62 056802]

    [6]

    Fang Z, Yu H Y, Chroboczek J A, Ghibaudo G, Buckley J, Salvo B D, Li X, Kwong D L 2012 IEEE Electr. Device Lett. 59 850

    [7]

    Clima S, Chen Y Y, Degraeve R, Mees M, Sankaran K, Govoreanu B, Jurczak M, Gendt S D, Pourtois G 2012 Appl. Phys. Lett. 100 133102

    [8]

    Qiu D H, Wen Q Y, Yang Q H, Chen Z, Jing Y L, Zhang H W 2013 Acta Phys. Sin. 62 217201 (in Chinese)[邱东鸿, 文岐业, 杨青慧, 陈智, 荆玉兰, 张怀武 2013 物理学报 62 217201]

    [9]

    Sun D D, Chen Z, Wen Q Y, Qiu D H, Lai W E, Dong K, Zhao B H, Zhang H W 2013 Acta Phys. Sin. 62 017202 (in Chinese)[孙丹丹, 陈智, 文岐业, 邱东鸿, 赖伟恩, 董凯, 赵碧辉, 张怀武 2013 物理学报 62 017202]

    [10]

    Wen X Z, Chen X, Wu N J, Ignatiev A 2011 Chin. Phys. B 20 097703

    [11]

    Meng Y, Zhang P J, Liu Z Y, Liao Z L, Pan X Y, Liang X J, Zhao H W, Chen D M 2010 Chin. Phys. B 19 037304

    [12]

    Tao Z S, Han T T, Mahanti S D, Duxbury P M, Yuan F, Ruan C Y, Wang K, Wu J Q 2012 Phys. Rev. Lett. 109 166406

    [13]

    Liang J R, Hu M, Wang X D, Kan Q, Li G K, Chen H D 2010 J. Infrared Millim. Waves 29 457 (in Chinese) [梁继然, 胡明, 王晓东, 阚强, 李贵柯, 陈宏达 2010 红外与毫米波学报 29 457]

    [14]

    Li W W, Yu Q, Liang J R, Jiang K, Hu Z G, Liu J, Chen H D, Chu J H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 241903

    [15]

    Lee K W, Kweon J J, Lee C E, Gedanken A, Ganesan R 2010 Appl. Phys. Lett. 96 243111

    [16]

    Lopez R, Feldman L C, Haglund R F 2004 Phys. Rev. Lett. 93 177403

    [17]

    Wang H F, Li Y, Yu X J, Zhu H Q, Huang Y Z, Zhang H, Zhang W, Zhou S 2010 Acta Opt. Sin. 30 152205 (in Chinese) [王海方, 李毅, 俞晓静, 朱慧群, 黄毅泽, 张虎, 张伟, 周晟 2010 光学学报 30 152205]

    [18]

    Kats M A, Sharma D, Lin J, Genevet P, Blanchard R, Yang Z, Qazilbash M M, Basov D N, Ramanathan S, Capasso F 2012 Appl. Phys. Lett. 101 221101

    [19]

    Kats M A, Blanchard R, Genevet P, Capasso F 2012 Nat. Mater. 12 20

    [20]

    Born M, Wolf E (translated by Yang J S) 2005 Principles of Optics (Vol. 1) (7th ed) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp55, 56 (in Chinese) [玻恩 M, 沃耳夫 E著 (杨葭荪译) 2005 光学原理 (上) (第七版) (北京:电子工业出版社) 第55, 56页]

    [21]

    Coath J A, Richardson M A 1999 Conference on Advances in Optical Interference Coatings (Washington: SPIE) p555

  • [1]

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

    [2]

    Song T T, He J, Lin L B, Chen J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6480 (in Chinese)[宋婷婷, 何捷, 林理彬, 陈军 2010 物理学报 59 6480]

    [3]

    Lysenko S, Rua A J, Vikhnin V 2006 Appl. Surf. Sci. 252 5512

    [4]

    Chen T 2011 Ph. D. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [陈涛 2011 博士学位论文 (天津: 天津大学)]

    [5]

    He Q, Xu X D, Wen Y J, Jiang Y D, Ao T H, Fan T J, Huang L, Ma C Q, Sun Z Q 2013 Acta Phys. Sin. 62 056802 (in Chinese)[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 2013 物理学报 62 056802]

    [6]

    Fang Z, Yu H Y, Chroboczek J A, Ghibaudo G, Buckley J, Salvo B D, Li X, Kwong D L 2012 IEEE Electr. Device Lett. 59 850

    [7]

    Clima S, Chen Y Y, Degraeve R, Mees M, Sankaran K, Govoreanu B, Jurczak M, Gendt S D, Pourtois G 2012 Appl. Phys. Lett. 100 133102

    [8]

    Qiu D H, Wen Q Y, Yang Q H, Chen Z, Jing Y L, Zhang H W 2013 Acta Phys. Sin. 62 217201 (in Chinese)[邱东鸿, 文岐业, 杨青慧, 陈智, 荆玉兰, 张怀武 2013 物理学报 62 217201]

    [9]

    Sun D D, Chen Z, Wen Q Y, Qiu D H, Lai W E, Dong K, Zhao B H, Zhang H W 2013 Acta Phys. Sin. 62 017202 (in Chinese)[孙丹丹, 陈智, 文岐业, 邱东鸿, 赖伟恩, 董凯, 赵碧辉, 张怀武 2013 物理学报 62 017202]

    [10]

    Wen X Z, Chen X, Wu N J, Ignatiev A 2011 Chin. Phys. B 20 097703

    [11]

    Meng Y, Zhang P J, Liu Z Y, Liao Z L, Pan X Y, Liang X J, Zhao H W, Chen D M 2010 Chin. Phys. B 19 037304

    [12]

    Tao Z S, Han T T, Mahanti S D, Duxbury P M, Yuan F, Ruan C Y, Wang K, Wu J Q 2012 Phys. Rev. Lett. 109 166406

    [13]

    Liang J R, Hu M, Wang X D, Kan Q, Li G K, Chen H D 2010 J. Infrared Millim. Waves 29 457 (in Chinese) [梁继然, 胡明, 王晓东, 阚强, 李贵柯, 陈宏达 2010 红外与毫米波学报 29 457]

    [14]

    Li W W, Yu Q, Liang J R, Jiang K, Hu Z G, Liu J, Chen H D, Chu J H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 241903

    [15]

    Lee K W, Kweon J J, Lee C E, Gedanken A, Ganesan R 2010 Appl. Phys. Lett. 96 243111

    [16]

    Lopez R, Feldman L C, Haglund R F 2004 Phys. Rev. Lett. 93 177403

    [17]

    Wang H F, Li Y, Yu X J, Zhu H Q, Huang Y Z, Zhang H, Zhang W, Zhou S 2010 Acta Opt. Sin. 30 152205 (in Chinese) [王海方, 李毅, 俞晓静, 朱慧群, 黄毅泽, 张虎, 张伟, 周晟 2010 光学学报 30 152205]

    [18]

    Kats M A, Sharma D, Lin J, Genevet P, Blanchard R, Yang Z, Qazilbash M M, Basov D N, Ramanathan S, Capasso F 2012 Appl. Phys. Lett. 101 221101

    [19]

    Kats M A, Blanchard R, Genevet P, Capasso F 2012 Nat. Mater. 12 20

    [20]

    Born M, Wolf E (translated by Yang J S) 2005 Principles of Optics (Vol. 1) (7th ed) (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) pp55, 56 (in Chinese) [玻恩 M, 沃耳夫 E著 (杨葭荪译) 2005 光学原理 (上) (第七版) (北京:电子工业出版社) 第55, 56页]

    [21]

    Coath J A, Richardson M A 1999 Conference on Advances in Optical Interference Coatings (Washington: SPIE) p555

  • [1] 王波, 张纪红, 李聪颖. 石墨烯增强半导体态二氧化钒近场热辐射. 物理学报, 2021, 70(5): 054207. doi: 10.7498/aps.70.20201360
    [2] 张梦, 姚若河, 刘玉荣, 耿魁伟. 短沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管的散粒噪声模型. 物理学报, 2020, 69(17): 177102. doi: 10.7498/aps.69.20200497
    [3] 杨培棣, 欧阳琛, 洪天舒, 张伟豪, 苗俊刚, 吴晓君. 利用连续激光抽运-太赫兹探测技术研究单晶和多晶二氧化钒纳米薄膜的相变. 物理学报, 2020, 69(20): 204205. doi: 10.7498/aps.69.20201188
    [4] 孙肖宁, 曲兆明, 王庆国, 袁扬, 刘尚合. 电场诱导二氧化钒绝缘-金属相变的研究进展. 物理学报, 2019, 68(10): 107201. doi: 10.7498/aps.68.20190136
    [5] 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
    [6] 熊瑛, 文岐业, 田伟, 毛淇, 陈智, 杨青慧, 荆玉兰. 硅基二氧化钒相变薄膜电学特性研究. 物理学报, 2015, 64(1): 017102. doi: 10.7498/aps.64.017102
    [7] 周春宇, 张鹤鸣, 胡辉勇, 庄奕琪, 吕懿, 王斌, 王冠宇. 应变Si n型金属氧化物半导体场效应晶体管电荷模型. 物理学报, 2014, 63(1): 017101. doi: 10.7498/aps.63.017101
    [8] 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
    [9] 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
    [10] 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. 溶胶凝胶制备氧化钒薄膜的生长机理及光电特性. 物理学报, 2013, 62(5): 056802. doi: 10.7498/aps.62.056802
    [11] 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
    [12] 曹磊, 刘红侠, 王冠宇. 异质栅全耗尽应变硅金属氧化物半导体模型化研究. 物理学报, 2012, 61(1): 017105. doi: 10.7498/aps.61.017105
    [13] 孙鹏, 杜磊, 陈文豪, 何亮, 张晓芳. 金属-氧化物-半导体场效应管辐射效应模型研究. 物理学报, 2012, 61(10): 107803. doi: 10.7498/aps.61.107803
    [14] 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
    [15] 何宝平, 姚志斌. 互补金属氧化物半导体器件空间低剂量率辐射效应预估模型研究. 物理学报, 2010, 59(3): 1985-1990. doi: 10.7498/aps.59.1985
    [16] 王昌雷, 田震, 邢岐荣, 谷建强, 刘丰, 胡明列, 柴路, 王清月. 硅基VO2纳米薄膜光致绝缘体—金属相变的THz时域频谱研究. 物理学报, 2010, 59(11): 7857-7862. doi: 10.7498/aps.59.7857
    [17] 宋婷婷, 何捷, 林理彬, 陈军. 氧化钒晶体的半导体至金属相变的理论研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6480-6486. doi: 10.7498/aps.59.6480
    [18] 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
    [19] 李丹之. 掺杂半导体/金属膜系的光谱透射反射特性. 物理学报, 1999, 48(12): 2349-2356. doi: 10.7498/aps.48.2349
    [20] 陈锋, 应和平, 徐铁锋, 李文铸. 二维半充满Hubbard模型有限温度下绝缘体──金属相变的研究. 物理学报, 1994, 43(10): 1672-1676. doi: 10.7498/aps.43.1672
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-11
  • 修回日期:  2014-01-07
  • 刊出日期:  2014-05-05

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