掺杂TiO2 子层的VO2 薄膜：厚度对结构、电学和光学性质的影响
材料科学
2025-12-10 v2 光学
摘要
伴随热、电或光触发的金属-绝缘体相变（MIT），钒氧化物（VO2）是一种有前景的材料，适用于现代活性太赫兹/中红外超表面和全光大数据处理系统。然而，VO2/TiO2/Al2O3 多层结构中VO2性质的若干重要问题亟需彻底考察。我们研究了VO2薄膜的电学、光学和结构性质，以及它们的组成和开关特性，作为VO2层厚度变化的函数，考察于VO2/TiO2 复合材料中的VO2 薄膜。XRD分析显示，薄膜呈单斜晶体生长，VO2晶格变形为六方晶系。当VO2层厚度从170 nm减小到20 nm时，相变温度升高，而电阻随温度滞环宽度保持在约6°C不变。薄膜的电阻比例从4.2×10^3降低到2.7×10^2。拉曼光谱显示，薄膜中VO2晶格振动模式显著位移（厚度小于30 nm时），表明存在显著的结构应变；而厚VO2层的振动峰位置类似于 bulk结构。VO2薄膜的组成显示，VO2/V2O5相比率随薄膜厚度增加（从20 nm增至50 nm）略微变化，从1.6变化到1.8。表面元素组成和VO2薄膜价态的研究表明，随着薄膜厚度的减小，VO2/V2O5比率基本保持不变。电学MIT动力学研究显示，50 nm厚度的VO2薄膜的开关时间可低至800 ns。
引用
@article{arxiv.2411.14920,
title = {VO2 films grown on TiO2 sub-layer: influence of thickness on structural, electrical and optical properties},
author = {M. E. Kutepov and V. E. Kaydashev and D. V. Stryukov and A. S. Konstantinov and A. V. Nikolskiy and A. T. Kozakov and A. D. Morozov and I. K. Domaratskiy and S. S. Zhukov and E. M. Kaidashev},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.14920},
year = {2025}
}