采用反應(yīng)射頻磁控濺射技術(shù)在熔融石英玻璃襯底上制備了組分單一的二氧化釩薄膜。在制備好的二氧化釩薄膜上使用半導(dǎo)體工藝制備了金屬叉指電極，通過(guò)半導(dǎo)體測(cè)試儀測(cè)試其電致相變特性。結(jié)果表明，當(dāng)電極上所加電壓達(dá)到一定閾值時(shí)電流發(fā)生突變，即薄膜發(fā)生半導(dǎo)體- 金屬相變。

1、引言

　　釩是一種副五族的過(guò)渡元素，由于其未填滿的d 殼層，形成不同價(jià)態(tài)，故存在一系列復(fù)雜的氧化物。至今人們已發(fā)現(xiàn)該氧化物體系存在十幾種不同的相，研究較多的有V2O3、VO2、V2O5 等。其中二氧化釩在68 ℃時(shí)發(fā)生熱致相變特性，由于其臨界溫度比較接近室溫，故早期許多工作都是致力于研究它的熱致相變特性。近年來(lái)，二氧化釩電致相變特性的研究越來(lái)越引起人們的重視，其在微小電壓、電流信號(hào)的作用下，實(shí)現(xiàn)光密度連續(xù)、可逆持久的變化，可應(yīng)用于光控制部件，也可應(yīng)用于無(wú)視角變化、大對(duì)比度非輻射顯示器，還可用作各種熱發(fā)射調(diào)節(jié)表面以及防眩光倒視反射鏡等。

　　目前，國(guó)外主要是Byung- Gyu、Choong- Rae Cho和MSoltani等在這方面做了許多研究工作，取得了進(jìn)展，尤其MSoltani 等已將這一特性應(yīng)用于可變發(fā)射智能輻射器；國(guó)內(nèi)對(duì)二氧化釩的研究基本還是在薄膜制備與熱致相變方面。作者采用反應(yīng)射頻磁控濺射技術(shù)直接沉積出了二氧化釩薄膜，并且研究了它的電致相變特性。

2、實(shí)驗(yàn)

　　采用磁控濺射鍍膜機(jī)進(jìn)行薄膜樣品的制備，射頻頻率為13.56 MHz，真空室壓力低于5×10^-5 Pa，樣品架與靶間距約為17 cm。采用直徑25 mm、厚1 mm 的熔融石英玻璃為襯底，在放入真空室樣品架前采用丙酮、乙醇及去離子水超聲波清洗并烘干。濺射過(guò)程中選用高純氬氣（99.995%）作為濺射氣體，氧氣（99.995%）為反應(yīng)氣體，靶材為金屬釩（99.95%）。樣品架以20 r/min 的速率旋轉(zhuǎn)使薄膜厚度均勻，真空室工作壓力為0.33Pa，O2/(Ar+O2)氣體流量比為9.7%，射頻功率設(shè)為200 W，基片加熱溫度設(shè)為500 ℃。

4、結(jié)論

　　作者采用反應(yīng)射頻磁控濺射法在熔融石英玻璃基底上直接制備了二氧化釩薄膜。XRD 和SEM表明，薄膜由單一的二氧化釩多晶顆粒組成。通過(guò)對(duì)薄膜的電致相變特性的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)存在一個(gè)相變閾值電壓Vth=1.56 V，當(dāng)直流電壓達(dá)到此值時(shí)薄膜瞬時(shí)發(fā)生半導(dǎo)體－金屬相變（SMPT），由熱平衡模型估算此時(shí)其溫度也達(dá)到相變溫度點(diǎn)Tt=340 K。其電致相變機(jī)理需進(jìn)一步深入研究。