射频磁控溅射功率对氧化钒薄膜相变特性的影响

梁继然 ，胡 明，梁秀琴，阚 强，陈 涛，陈弘达

(1. 天津大学电子信息工程学院，天津 300072；2. 中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室，北京 100083；3. 中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程研究中心，北京 100083)

二氧化钒(VO2)薄膜具有半导体-金属相变的特性[1-2]，相变温度为 68,℃，相变过程中 VO2的晶体结构由低温单斜金红石结构变为高温四方金红石结构，光学和电学性能发生快速可逆突变，使得 VO2薄膜在快速光电开关、相变存储器、微测辐射热计等领域具有广阔的应用前景[3-5]．

用于制备 VO2薄膜的方法有很多种，主要包括蒸发法、磁控溅射法、脉冲激光法、化学气相沉积法和溶胶-凝胶法等[6-9]，其中射频磁控溅射方法是一种制备大面积均匀薄膜的常用磁控溅射薄膜制备方法[10]，工业应用前景广阔，受到了人们的普遍关注．已有的研究结果表明，钒与氧结合可以形成超过 10种钒的氧化物相，其中常见的有 V2O3、VO2和 V2O5，各种物相的结构、性能差别很大，并且制备条件很接近[11]，通常所获得的氧化钒薄膜为不同物相的混合态[12]，其性能由薄膜内存在的各个物相的特性共同决定．要想获得具有相变特性的二氧化钒薄膜，应该努力提高薄膜内单斜金红石结构 VO2所占的比例．氧分压是影响氧化钒薄膜成分的最直接因素，研究人员围绕着氧分压对氧化钒薄膜组分、结构和电学性能的影响进行了深入研究，获得了生长 VO2成分的最优化氧分压值[13-14]．除氧分压外，在 VO2薄膜的反应溅射生长……