利用多重分形性提高混合相钒氧化物薄膜的热稳定性
材料科学
2025-12-03 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
钒氧化物薄膜表现出由温度驱动的电子相变，这种相变对于传感器和微电子器件应用具有吸引力，但其性能常因热滞回性受到限制。本研究表明，电子稳定性不仅由粗糙度或晶体性决定，更由表面形貌复杂性和热滞回性的独特组合所主导，这一发现通过使用 Direct Current/Radio Frequency magnetron sputtering 制备的不同工作压力下的薄膜得以揭示。具体而言，工作压力为 15 mTorr 时的薄膜显示出最高形貌垂直复杂性与最低热滞回性的明显收敛，表现出近乎可逆的传输行为，激活能范围为 0.26-0.28 eV，电阻温度系数在 -0.0337 到 -0.035 K^{-1}。虽然传统粗糙度指标和单分形参数未能捕捉这一行为，但多重分形拖尾波动分析揭示了多重分形强度在多重分形性中的显著峰值，这一峰值与热滞回性呈反相关。这一发现将多重分形强度作为电子稳定性的预测描述符，识别出一种多尺度结构特征，用于增强热循环中的应力容纳。这些结果定义了最佳沉积窗口，为开发耐热混合相钒氧化物薄膜提供了形貌引导的路径。
引用
@article{arxiv.2512.02430,
title = {Harnessing Multifractality to Enhance Thermal Stability in Mixed-Phase Vanadium Oxide Thin Films},
author = {Abhijeet Das and Ram Pratap Yadav and Rashmi Roy Karmakar and Jyoti Jaiswal and Sanjeev Kumar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.02430},
year = {2025}
}