一种快速测量薄膜R-T曲线的简易装置

屈豪杰， 郭玉献， 张东徽

(安徽建筑大学 数理学院 先进电子材料与器件重点实验室，合肥 230601)

0 引 言

近年来，半导体薄膜材料在光学与电学领域都起着至关重要的作用。前者主要研究薄膜表面折射率和透射率之间的关系，根据其特性广泛应用于光学器件；后者主要研究半导体薄膜材料的温阻特性，特别对于一些相变材料，如二氧化钒薄膜等；然而，如何快速、准确测量薄膜材料的温阻特性一直是人们不断追求的目标。以往的高精度温控电阻测试系统[1]和四探针测量技术[2]极大程度上解决了该领域的测量要求，但这些装置存在着体积庞大、价格昂贵和测量效率较低等不足之处。基于此，本文借鉴以往对热敏电阻等相关领域测量装置的设计经验[3-5]，设计了一种快速测量薄膜R-T曲线的简易装置，兼顾到测量的低成本、简易便携、高效测量的要求，力求更加便捷、高效地测量薄膜的温阻特性。为进一步验证本装置的有效性，利用VO2纳米薄膜进行温阻特性的测试。VO2是典型的相变材料，其接近室温的相变温度(～68 ℃)使其广泛应用于阈值开关[6]、传感器[7]、智能窗[8]和能源电池[9]等领域；当温度升至相变温度时，薄膜从低温时的绝缘相转变为高温时的金属相，并伴随着热力学、电学、光学和磁学性质的突变，其R-T曲线呈现出典型的“热滞”现象，对该曲线的测量是深入研究其相变机理与实际应用的基础，考虑到温度测量的滞后性，对不同加热功率对VO2相变曲线的影响进行了测量与分析。……