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VO2是一种热致相变材料,温度或热辐射强度的变化,会引起VO2的结构相变,研究表明这种变化是可逆可重复无畸变的超高速相变。VO2的相变导致其一系列的电学性能和光学性能的突变,如电阻率的变化幅值可高达102~104倍,而红外光的透过率、吸收率等参数也会成数倍的改变。最新研究表明,外加变化的强电场也会导致VO2相变。这些优异的特性使得VO2材料在新型热敏器件、光敏器件、光电开关和红外探测等领域都有着广阔的应用前景。本文首先介绍了VO2材料的相变特性及广泛应用,从微观结构的角度分析了其相变机理,并给出了VO2材料的晶体结构图和电子能带图。随后详细介绍了磁控溅射法制备VO2薄膜的原理及流程,在p-Si基片上制备了VO2薄膜样品,并通过XRD、FSEM等分析测试手段研究了薄膜样品的晶体结构和组分,总结了制备VO2薄膜过程中避免生成V6O13、V2O5等杂质的方法。接着提出了以VO2薄膜为导电沟道的场效应晶体管的概念,设计了一种基于VO2材料的新型薄膜晶体管,对TFT的单元结构进行了优化和修正,绘制了4×4阵列TFT器件的IC电路图和掩膜版图。通过磁控溅射镀膜、光刻刻蚀和蒸镀剥离等工艺,在2cm×2cm的p-Si基片上制备出了导电沟道长度为40um的TFT器件。进行了IDS-VGS输出特性测试、IDS-VGS转移特性测试以及介电栅漏电流测试,得到了VO2薄膜TFT对栅极电场、源漏电压的响应特性曲线,对其电学开关特性进行了详细深入的研究分析。证实了VO2材料的电致相变特性的存在,得到了VO2相变过程的I-V电滞回线,发现VO2的电致相变也是可逆相变,结果显示VO2沟道电流突变幅度至少为两个数量级以上,分析认为电子注入是导致VO2电致相变的根本原因,临界注入电流密度在107mA/cm2量级。最后还分析总结了本文制备的薄膜晶体管的不足之处,并提出了相应的改进方案。