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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. 相似文献
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《光谱学与光谱分析》2015,(11)
二氧化钒薄膜在光的照射下,会从绝缘体相变为金属,伴随有电导率的剧变,该现象称之为光致绝缘体-金属相变。二氧化钒薄膜的这种相变对于太赫兹波段的调制器或者其他功能器件有重要应用。利用太赫兹时域光谱技术研究了二氧化钒薄膜光致绝缘体-金属相变前后的透射光谱变化,分析了该薄膜的这种光致相变在太赫兹波段的特性。实验中二氧化钒薄膜相变成金属的过程分别通过连续激光照射和飞秒激光照射实现。两种照射方式下,均观察到了明显的太赫兹波形变化,并且随着照射光功率的增大,信号的幅度衰减以及时域波形畸变逐渐加剧。进而通过对透射太赫兹时域信号的傅里叶变换光谱分析发现,在照射光功率增加时,不但该薄膜的透射光谱幅值在下降,而且其谱线形状也在随之改变,其原因为二氧化钒薄膜的色散特性在光照条件下逐渐趋向金属性所致。为清晰的描述光致相变的色散特点,用二氧化钒薄膜光照前后透射光谱的幅度差定义了透射率调制函数来描述上述现象。在透射率调制函数曲线上,能够明显的看出二氧化钒的这种光致相变在太赫兹波段具有强烈的频率相关性质,并且随照射光功率变化呈规律性演化。进一步对比发现,虽然连续光和飞秒激光照射方式都能引发光致相变,但在同样透射光谱情况下,对应的激发光功率存在明显不同,对这两种照射方式下的相变效率差别进行了分析和讨论。 相似文献
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采用反应离子束溅射和后退火处理技术在石英玻璃基底上制备了具有纳米粒子的二氧化钒(VO2)薄膜. 该薄膜具有半导体-金属相变特性,在3 μm处的开关率达到76.6%。 热致相变实验结果给出了准确的最佳退火温度为465 ℃. 仿真、热致相变和光致相变实验都显示VO2薄膜在红外波段具有很高的光学开关特性. 光电池防护实验结果显示VO2薄膜将硅光电池的抗干扰能力提升了2.6倍, 证明了VO2在激光防护中的适用性. 采用连续可调节系统研究得到VO2在室温条件下的相变阈值功率密度为4.35 W/cm2, 损伤阈值功率密度为404 W/cm2。 低相变阈值和高损伤阈值都进一步证明VO2薄膜适用于激光防护系统。本实验制备的VO2薄膜在光开关、光电存储器、智能窗等方面也具有广泛的应用价值. 相似文献
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本文以原子层沉积超薄氧化铝(Al2 O3)为过渡层, 采用射频反应磁控溅射法在硅半导体基片上制备了颗粒致密并具有(011)择优取向的二氧化钒(VO2)薄膜. 该薄膜具有显著的绝缘体–金属相变特性, 相变电阻变化超过3 个数量级, 热滞回线宽度约为6℃. 基于VO2薄膜构建了平面二端器件并测试了不同温度下I-V曲线, 观测到超过2个数量级的电流跃迁幅度, 显示了优越的电致相变特性. 室温下电致相变阈值电压为8.6 V, 电致相变弛豫电压宽度约0.1 V. 随着温度升高到60℃, 其电致相变所需要的阈值电压减小到2.7 V. 本实验制备的VO2薄膜在光电存储、开关、太赫兹调控器件中具有广泛的应用价值. 相似文献
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利用THz时域频谱技术(THz-TDS)研究了硅基二氧化钒(VO2)纳米薄膜的光致绝缘体—金属相变特性.在连续光激发下前后,观察到了非常明显的THz透过率变化,并通过薄膜近似计算出了THz波段金属态VO2薄膜的电导率.根据实验结果建立了金属态VO2薄膜的等效Drude模型,得到了复电导率,复电容率以及复折射率等相关的基本参数,并通过基于时域有限积分法模拟了THz波穿透硅基金属态VO2薄膜的过程,验证了所建立的模型的正确
关键词:
二氧化钒
光致相变
Drude模型
THz时域频谱技术 相似文献
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为研究激光诱导对二氧化钒光学性质的具体影响,采用磁控溅射技术制备了二氧化钒薄膜。利用原子力显微镜和X射线衍射仪对样品进行表征,发现其具有良好的平整度及致密均匀的结构,是纯相二氧化钒(M)薄膜,并且在透过率-温度变化曲线中观察到了典型的热滞回线。采用透/反射强度扫描系统研究了二氧化钒薄膜的光学特性,实验结果表明,在飞秒激光诱导下样品经历了非线性吸收过程、相变过程、稳态过程和损伤过程,非线性吸收过程由双光子吸收效应主导而相变过程与激光热效应息息相关。进一步研究发现,随着激光重复频率增加,增强的热效应导致其相变开启阈值和损伤阈值明显下降。 相似文献
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为解决掺杂引起的二氧化钒薄膜的红外调制幅度下降以及二氧化钒复合薄膜相变温度需要进一步降低等问题, 采用纳米结构、掺杂改性和复合结构等多种机理协同作用的方案, 利用共溅射氧化法, 先在石英玻璃上制备高(002)取向的ZnO薄膜, 再在ZnO层上室温共溅射沉积钒钨金属薄膜, 最后经热氧化处理获得双层钨掺杂W-VO2/ZnO纳米复合薄膜. 利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和变温光谱分析等对薄膜的结构、组分、形貌和光学特性进行了分析. 结果显示, W-VO2/ZnO 纳米复合薄膜呈花状结构, 取向性提高, 在保持掺杂薄膜相变温度(约39 ℃)和热滞回线宽度(约6 ℃)较低的情况下, 其相变前后的红外透过率差量增加近2倍, 热致变色性能得到协同增强.
关键词:
2')" href="#">VO2
ZnO
W掺杂
热致变色 相似文献
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为解决掺杂引起的二氧化钒薄膜的红外调制幅度下降以及二氧化钒复合薄膜相变温度需要进一步降低等问题,采用纳米结构、掺杂改性和复合结构等多种机理协同作用的方案,利用共溅射氧化法,先在石英玻璃上制备高(002)取向的Zn O薄膜,再在Zn O层上室温共溅射沉积钒钨金属薄膜,最后经热氧化处理获得双层钨掺杂W-VO2/Zn O纳米复合薄膜.利用X射线衍射、X射线光电子能谱、扫描电镜和变温光谱分析等对薄膜的结构、组分、形貌和光学特性进行了分析.结果显示,W-VO2/Zn O纳米复合薄膜呈花状结构,取向性提高,在保持掺杂薄膜相变温度(约39?C)和热滞回线宽度(约6?C)较低的情况下,其相变前后的红外透过率差量增加近2倍,热致变色性能得到协同增强. 相似文献
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PcNi-VO2复合膜相变光谱特性研究 总被引:1,自引:0,他引:1
采用射频磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上沉积了高品质的VO2薄膜,并在其上旋涂了酞菁镍[C8H17O]8PcNi薄膜.通过XRD研究了VO2薄膜的微结构.利用红外光谱仪观察了PcNi/VO2复合膜相变前后光学性质的改变,发现PcNi膜在1.5~5.5 μm对VO2膜有增透作用,PcNi/VO2复合膜相对于VO2膜的热色性和相变温度都没有改变.预期PcNi/VO2膜比单一PcNi膜和VO2膜的光限幅能力会更强. 相似文献
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Vanadium dioxide has excellent phase transition characteristic. Before or after phase transition, its optical, electrical, magnetic characteristic hangs hugely. It has a wide application prospect in many areas. Now, the light which can make vanadium dioxide come to pass photoinduced phase transition range from soft X-ray to medium infrared light (6.9 μm, 180 meV). However, whether 10.6 μm (117 meV) long wave infrared light can make vanadium dioxide generate photoinduced phase transition has been not studied. In this paper, we researched the response characteristic of vanadium dioxide excited by 10.6 μm infrared light. We prepared the vanadium dioxide and test the changes of vanadium dioxide thin film’s transmittance to 632.8 nm infrared light when the thin film is irradiate by CO2 laser. We also test the resistivity of vanadium dioxide. Excluding the effect of thermal induced phase transition, we find that the transmittance of vanadium dioxide thin film to 632.8 nm light and resistivity both changes when irradiating by 10.6 μm laser. This indicates that 10.6 μm infrared light can make the vanadium dioxide come to pass photoinduced phase transition. The finding makes vanadium has a potential application in recording the long-wave infrared hologram and making infrared detector with high resolution. 相似文献
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介绍了VO2薄膜的相变原理,用磁控离子溅射法制备了VO2薄膜,并进行了X射线衍射和不同温度下的光谱透过率测量。在1.319 μm 连续波激光辐照下,实时测量了VO2薄膜的温度变化,以及由于温度变化引起相变后对激光透过率的变化。结果表明,入射到薄膜表面的平均功率为8.9 W、光斑直径2 mm时,激光出光480 ms后,VO2的温度从室温上升到约100 ℃,薄膜发生了相变,其对1.319 μm激光的透过率从相变前的48%降为相变后的28%。 相似文献
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Vanadium oxide thin films were deposited on ordinary glass substrates by direct current (DC) magnetron sputtering from a vanadium metal target and subsequent oxidation annealing. The deposition and annealing parameters were given in detail. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), scanning electron microscopy (SEM). The phase transitions of films were observed by measuring their electrical and optical property variations at different temperature. The results indicated that the films fabricated had a semiconductor–metal phase transition temperature of about 30 °C. 相似文献
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采用直流磁控溅射与后退火工艺相结合的方法,在掺氟SnO_2(FTO)导电玻璃基底上制备了高质量的掺钨VO_2薄膜,对薄膜的结构、表面形貌和光电特性进行测试,分析了钨掺杂对其相变性能的影响.结果表明,室温下掺钨VO_2薄膜的阈值电压为4.2 V,观察到阈值电压下约有两个数量级的电流突变.随着温度升高,相变的阈值电压降低,且电流突变幅度减小.当施加8 V电压时,分别在不同温度下测试了掺钨VO_2薄膜的透过率.温度为20和50℃时,掺钨VO_2薄膜相变前后的红外透过率差量分别为23%和27%.与未掺杂的VO_2薄膜相比,掺钨VO_2薄膜具有相变温度低、阈值电压低和电阻率小的特点,在高速光电器件中有广阔的应用前景. 相似文献
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采用射频磁控溅射在石英玻璃基底上反应溅射制备单斜相(M相)VO_2薄膜.利用V-VASE和IR-VASE椭圆偏振仪及变温附件分别在0.5—3.5 eV(350—2500 nm)和0.083—0.87 eV(1400—15000 nm)入射光能量范围内对相变前后的VO_2薄膜进行光谱测试,运用逐点拟合的方式,并通过薄膜的吸收峰的特征,在0.5—3.5 eV范围内添加3个Lorentz谐振子色散模型和0.083—0.87 eV范围内添加4个Gaussion振子模型对低温态半导体态的薄膜椭偏参数进行拟合,再对高温金属态的薄膜添加7个Lorentz谐振子色散模型对进行椭偏参数的拟合,得到了较为理想的拟合结果.结果发现:半导体态的VO_2薄膜的折射率在近红外-中红外基本保持在最大值3.27不变,且消光系数k在此波段接近于零,这是由于半导体态薄膜在可见光-近红外光范围内的吸收主要是自由载流子吸收,而半导体态薄膜的d//轨道内的电子态密度较小.高温金属态的VO_2薄膜的折射率n在近红外-中红外波段具有明显的增大趋势,且在入射光能量为0.45 eV时大于半导体态的折射率;消光系数k在近红外波段迅速增大,原因是在0.5—1.62 eV范围内,能带内的自由载流子浓度增加及电子在V_(3d)能带内发生带内的跃迁吸收,使k值迅速增加;当能量小于0.5 eV时k值变化平缓,是由于薄膜内自由载流子浓度和电子跃迁率趋于稳定所致. 相似文献
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Chenghao Wan Zhen Zhang David Woolf Colin M. Hessel Jura Rensberg Joel M. Hensley Yuzhe Xiao Alireza Shahsafi Jad Salman Steffen Richter Yifei Sun M. Mumtaz Qazilbash Rüdiger Schmidt‐Grund Carsten Ronning Shriram Ramanathan Mikhail A. Kats 《Annalen der Physik》2019,531(10)
The insulator‐to‐metal transition (IMT) in vanadium dioxide (VO2) can enable a variety of optics applications, including switching and modulation, optical limiting, and tuning of optical resonators. Despite the widespread interest in VO2 for optics, the wavelength‐dependent optical properties across its IMT are scattered throughout the literature, are sometimes contradictory, and are not available at all in some wavelength regions. Here, the complex refractive index of VO2 thin films across the IMT is characterized for free‐space wavelengths from 300 nm to 30 µm, using broadband spectroscopic ellipsometry, reflection spectroscopy, and the application of effective‐medium theory. VO2 films of different thicknesses are studied, on two different substrates (silicon and sapphire), and grown using different synthesis methods (sputtering and sol–gel). While there are differences in the optical properties of VO2 synthesized under different conditions, these differences are surprisingly small in the ≈2–11 µm range where the insulating phase of VO2 also has relatively low optical loss. It is anticipated that the refractive‐index datasets from this article will be broadly useful for modeling and design of VO2‐based optical and optoelectronic components, especially in the mid‐wave and long‐wave infrared. 相似文献
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本文采用直流磁控溅射方法在普通浮法玻璃基底上制备了立方多晶铁锰矿结构的铟锡氧化物(indium tin oxide, ITO)薄膜,并对其进行了结晶性、表面粗糙度、紫外-可见吸收光谱、折射率、介电常数及霍尔效应的测试.研究了溅射时基底温度的改变对于ITO薄膜的光电、表面等离子体性质的影响.随着基底温度由100?C升高至500?C,其光学带隙(3.64—3.97eV)展宽,减少了电子带间跃迁的概率,有效降低了ITO薄膜的光学损耗.与此同时,对应ITO薄膜的载流子浓度(4.1×10~(20)-—2.48×10~(21)cm~(-3))与迁移率(24.6—32.2 cm~2·V~(-1)·s~(-1))得到提高,电学损耗明显降低. 相似文献
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Au nanoparticles have been fabricated on normal glass substrates using nanosphere lithography (NSL) method. Vanadium dioxide has been deposited on Au/glass by reactive radio frequency (rf) magnetron sputtering. The structure and composition were determined by X-ray diffraction and X-ray photoelectron spectroscope. Electrical and optical properties of bare VO2 and Au:VO2 nanocomposite thin films were measured. Typical hysteresis behavior and sharp phase transition were observed. Nanopartical Au could effectively reduce the transition temperature to 40 °C. The transmittance spectrum for both Au:VO2 nanocomposite thin film shows high transmittance under transition temperature and low transmittance above transition temperature. The characteristics present the Au:VO2 nanocomposite thin film can be used for applications, such as “smart window” or “laser protector”. 相似文献