PDF《基于 AZO/VO2 /AZO 结构的电压诱导相变红外光调制器》

基于AZO/VO2/AZO结构的电压诱导相变红外光调制器 徐婷婷 李毅 陈培祖 蒋蔚 伍征义 刘志敏 张娇 方宝英 王晓华 肖寒 Infrared modulator based on AZO/VO2/AZO sandwiched structure due to electric field induced phase transition Xu Ting-Ting Li Yi Chen Pei-Zu Jiang Wei Wu Zheng-Yi Liu Zhi-Min Zhang Jiao Fang Bao-Ying Wang Xiao-Hua Xiao Han 引用信息 Citation: Acta Physica Sinica, 65,

248102 (2016) DOI: 10.

7498/aps.65.248102 在线阅读View online: http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.248102 当期内容View table of contents: http://wulixb.iphy.ac.cn/CN/Y2016/V65/I24 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 基于FTO/VO2/FTO结构的VO2 薄膜电压诱导相变光调制特性 Optical modulation characteristics of VO2 thin film due to electric field induced phase transition in the FTO/VO2/FTO structure 物理学报.2015, 64(19):

198101 http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.198101 VO2 金属-绝缘体相变机理的研究进展 Research progress of metal-insulator phase transition mechanism in VO2 物理学报.2016, 65(4):

047201 http://dx.doi.org/10.7498/aps.65.047201 5d过渡金属氧化物中的奇异量子物性研究 Novel properties of 5d transition metal oxides 物理学报.2015, 64(18):

187201 http://dx.doi.org/10.7498/aps.64.187201 高温氢退火还原V2O5 制备二氧化钒薄膜及其性能的研究 Properties in vanadium dioxide thin film synthesized from V2O5 annealed in H2/Ar ambience 物理学报.2013, 62(22):

227201 http://dx.doi.org/10.7498/aps.62.227201 VO2/AZO复合薄膜的制备及其光电特性研究 Fabrication and optical-electrical properties of VO2/AZO composite films 物理学报.2014, 63(21):

218101 http://dx.doi.org/10.7498/aps.63.218101 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

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248102 基于AZO/VO2/AZO结构的电压诱导相变 红外光调制器? 徐婷婷1) 李毅1)2)? 陈培祖1) 蒋蔚1) 伍征义1) 刘志敏1) 张娇1) 方宝英1) 王晓华1)3) 肖寒1)4) 1)(上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093) 2)(上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093) 3)(上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090) 4)(上海健康医学院医学影像学院, 上海 201318) (

2016 年5月25 日收到;

2016 年8月20 日收到修改稿 ) 采用直流磁控溅射和后退火工艺先在掺 Al 氧化锌 (AZO) 导电玻璃基底上制备了高质量的 VO2 薄膜, 再在VO2 膜层上制备 AZO 导电膜, 最终制备出了 AZO/VO2/AZO 三明治结构. 测试了 VO2/AZO 复合薄膜和 AZO/VO2/AZO 三明治结构的组分、 微结构以及光学特性, 结果表明 VO2/AZO 复合薄膜在 800―2300 nm 红外区域其相变前后的最大透过率差值达 24%, 而AZO/VO2/AZO 三明治结构在相同波长范围内其相变前 后的最大透过率差值可达 31%. 通过在 AZO/VO2/AZO 三明治结构导电膜层上施加不同电压, 观察到不同 外界温度下电流的突变, 当外界温度越高, 所需阈值电压越低. AZO/VO2/AZO 三明治结构性能稳定, 制备 工艺简单, 有望应用于集成式红外光调制器. 关键词: AZO/VO2/AZO, 光透过率, 相变, 阈值电压 PACS: 81.05.Ct, 72.80.Ga, 74.25.Gz, 71.30.+h DOI: 10.7498/aps.65.248102

1 引言自Morin [1] 于1958 年发现钒的氧化物具有半 导体 -金属相变特性以来, 钒氧化物的研究一直是 人们关注的热点之一. 钒的氧化物有十多种不同的 相[2] , 它们的相变温度各不相同, 其中 VO2 的相变 温度最接近室温为

68 ? C, 单晶 VO2 由半导体相转 变为金属相, 晶体结构由低温单斜金红石向高温四 方金红石转变, 其电导率、 光透过率等物理性质也 会发生显著突变 [3] , 在低温半导体态时, 电导率低, 红外光透过率较高, 反之在高温金属态时, 电导率 高, 红外光透过率较低, 且所有相变过程都是在纳 秒内完成的. 早期, 人们主要致力于研究 VO2 的热致相变 特性, 近年来, VO2 的电致相变特性逐渐引起人们 的重视 [4?8] , 电激励下便于器件的小型化和集成 化, 在智能窗、 存储器、 智能辐射器、 信号发生器、 光 开关 [9?13] 等方面都已得到应用. 梁继然等 [14] 制 作了 W/VO2/W 三明治结构, 通过改变 VO2 薄膜 与金属钨电极的接触面积, 研究了 VO2 薄膜的电 致相变特性, 发现随着接触面积的减小, 阈值电压 也逐渐降低. 邱东鸿等 [15] 通过引入 SiO2 缓冲层, 在金属 Pt 电极上制备出高质量的 VO2 薄膜, 结果 表明 SiO2 缓冲层能够有效消除 VO2 薄膜与金属薄 ? 国家高技术研究发展计划 (批准号: 2006AA03Z348)、 教育部科学技术研究重点项目 (批准号: 207033)、 上海市科学技术委员会科 技攻关计划 (批准号: 06DZ11415)、 上海市教育委员会科技创新重点项目 (批准号: 10ZZ94) 和上海市领军人才培养计划 (批准号: 2011-026) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: optolyclp@263.net ?