本文選題：VO_2納米線　切入點：金屬-絕緣體相變　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：二氧化釩(VO_2)作為最典型的金屬-絕緣體相變材料,受到了越來越多的關注。VO_2在68℃時由單斜結構轉變?yōu)榻鸺t石相結構,同時伴隨著電學、光學、力學和磁學等性質的突變,利用這些特性可以將其開發(fā)為諸多有意思的應用。當下,電子器件都朝著微型化的方向發(fā)展,因此低維納米材料越來越受重視。研究表明,一維納米線結構的VO_2同樣具有顯著的相變特性,其獨特的單晶結構表現出許多不同于體材料的物理性能,這些特殊的性質亟需探索和研究�；诖�,本論文利用化學氣相沉積法和脈沖激光沉積技術制備了表面形貌光滑、單晶結構的VO_2納米線,并利用熱-電微探針測試平臺詳細研究了單根VO_2納米線的電學性能,為其之后的應用奠定了實驗基礎。本論文通過化學氣相沉積法得到了表面形貌光滑、結晶性良好的VO_2納米線。實驗發(fā)現,基底的表面粗糙程度、晶體結構對于納米線的取向、生長形貌具有很大的影響。粗糙表面的石英基片利于得到密集、雜亂取向的納米線;平整的Si O2/Si基片上則可以得到稀疏的、鑲嵌在基底上的納米線;而c-切的Al2O3晶體基片上可得到擇優(yōu)取向生長的納米線。透射電鏡測試結果顯示,整根的VO_2納米線為單晶結構,生長方向沿著[100]方向生長。為了在基底上得到更加密集的VO_2納米線,本論文進一步探索了利用脈沖激光沉積技術生長VO_2納米線的制備工藝。通過不斷地調節(jié)溫度、氧壓、激光頻率、脈沖數等工藝參數成功得到了VO_2納米線。脈沖激光沉積法制備VO_2納米線最佳的工藝參數為氧壓5 Pa、基片溫度750℃、激光頻率1 Hz、脈沖數3000。同樣地,基底的晶體結構也會影響二氧化釩納米線的生長取向。通過光刻和電子束蒸鍍等現代加工工藝,本論文成功在單根納米線兩端制作電極,并深入研究了單根VO_2納米線的電學性能。研究發(fā)現,單晶的VO_2納米線相變時展現出1-2個數量級的電阻突變;VO_2納米線的相變性質受基底失配應變所影響,相比于自由狀態(tài)的納米線,基底失配應變作用下的納米線相變溫度升高了35℃,相變滯后寬度增加了39℃。通過施加幾伏的電壓可以驅動VO_2納米線發(fā)生相變;隨著溫度的升高,驅動納米線相變所需的電壓呈線性減小;VO_2納米線這種電壓驅動相變的性質十分穩(wěn)定,可以穩(wěn)定循環(huán)500次以上,基于該特性可以將其開發(fā)成電阻開關或快速存儲器件。
[Abstract]:As the most typical metal-insulator phase change material, VO _ 2 has received more and more attention. At 68 鈩，

本文編號：1602532