采用低热预算大气氧化法合成的二氧化钒薄膜

二氧化钒是一种复杂氧化物材料，在从绝缘相转变为金属相（约68°C）时表现出显著的电阻率和光学反射率变化。本工作中，我们采用改进的大气热氧化方法对射频溅射的钒薄膜进行氧化。给出了氧化薄膜的结构、表面形貌和相变性质随氧化时间的变化关系。通过在约30秒的短氧化时间内氧化约130 nm的钒薄膜，获得了纯相VO2薄膜。与以往关于采用类似厚度钒薄膜大气氧化合成VO2的报道相比，我们的氧化时间缩短了一个数量级以上。合成的VO2薄膜表现出约3个数量级的电阻开关特性。我们展示了利用钒薄膜大气氧化合成的VO2薄膜在长波红外波段的 optical 反射率开关特性。提取的绝缘相和金属相VO2的折射率与其他方法合成的VO2吻合良好。在保持良好电阻和光学开关特性的同时大幅缩短VO2合成氧化时间，将有助于VO2在有限热预算工艺中的集成，推动这种相变材料的进一步应用。