Name: atomic layer deposition of vanadium dioxide and a temperature-dependent optical model
Uploaded: 2018-05-23T13:00:00
Duration: 11 min 10 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model at JoVE.com

Эта работа была поддержана основных программ в научно-исследовательской лаборатории ВМС США.

<ol>
	<li>Park, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+a+solid-state+triple+point+at+the+metal-insulator+transition+in+VO2.">Measurement of a solid-state triple point at the metal-insulator transition in VO2.</a> Nature. 500 (7463), 431-434 (2013).</li><li>Yang, Z., Ko, C., Ramanathan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxide+Electronics+Utilizing+Ultrafast+Metal-Insulator+Transitions.">Oxide Electronics Utilizing Ultrafast Metal-Insulator Transitions.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 41 (1), 337-367 (2011).</li><li>Tan, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unraveling+Metal-insulator+Transition+Mechanism+of+VO2+Triggered+by+Tungsten+Doping.">Unraveling Metal-insulator Transition Mechanism of VO2 Triggered by Tungsten Doping.</a> Sci. Rep. 2, 466 (2012).</li><li>Verleur, H. W., Barker, A. S., Berglund, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Properties+of+VO2+between+0.25+and+5+eV.">Optical Properties of VO2 between 0.25 and 5 eV.</a> Phys. Rev. 172 (3), 788-798 (1968).</li><li>Kiria, P., Hyett, G., Binions, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+State+Thermochromic+Materials.">Solid State Thermochromic Materials.</a> Adv. Mater. Lett. 1 (2), 86-105 (2010).</li><li>Konovalova, O. P., Sidorov, A. I., Shaganov, I. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+systems+of+controllable+mirrors+based+on+vanadium+dioxide+for+the+spectral+range+06-106+micrometer.">Interference systems of controllable mirrors based on vanadium dioxide for the spectral range 06-106 micrometer.</a> J. Opt. Technol. 66 (5), 391 (1999).</li><li>Premkumar, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+Study+and+Characterization+of+VO2+Thin+Films+Synthesized+by+ALD+Using+TEMAV+and+O3+Precursors.">Process Study and Characterization of VO2 Thin Films Synthesized by ALD Using TEMAV and O3 Precursors.</a> ECS J. Solid State Sci. Technol. 1 (4), P169-P174 (2012).</li><li>Rampelberg, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystallization+and+semiconductor-metal+switching+behavior+of+thin+VO2+layers+grown+by+atomic+layer+deposition.">Crystallization and semiconductor-metal switching behavior of thin VO2 layers grown by atomic layer deposition.</a> Thin Solid Films. 550, 59-64 (2014).</li><li>Peter, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-Insulator+Transition+in+ALD+VO2++Ultrathin+Films+and+Nanoparticles:+Morphological+Control.">Metal-Insulator Transition in ALD VO2 Ultrathin Films and Nanoparticles: Morphological Control.</a> Adv. Funct. Mater. 25 (5), 679-686 (2015).</li><li>Rampelberg, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film synthesis of VO2 and VN by gas-solid reactions and atomic layer deposition. , (2016).</li><li>Kats, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vanadium+Dioxide+as+a+Natural+Disordered+Metamaterial:+Perfect+Thermal+Emission+and+Large+Broadband+Negative+Differential+Thermal+Emittance.">Vanadium Dioxide as a Natural Disordered Metamaterial: Perfect Thermal Emission and Large Broadband Negative Differential Thermal Emittance.</a> Phys. Rev. X. 3 (4), 041004 (2013).</li><li>Atkin, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+and+temperature+dependence+of+the+insulating+phases+of+VO2+near+the+metal-insulator+transition.">Strain and temperature dependence of the insulating phases of VO2 near the metal-insulator transition.</a> Phys. Rev. B. 85 (2), 020101 (2012).</li><li>Petrov, G. I., Yakovlev, V. V., Squier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+microscopy+analysis+of+phase+transformation+mechanisms+in+vanadium+dioxide.">Raman microscopy analysis of phase transformation mechanisms in vanadium dioxide.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (6), 1023-1025 (2002).</li><li>Moulder, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy: A Reference Book of Standard Spectra for Identification and Interpretation of XPS Data. , (1992).</li><li>Nelder, J. A., Mead, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Simplex+Method+for+Function+Minimization.">A Simplex Method for Function Minimization.</a> Comput. J. 7 (4), 308-313 (1965).</li><li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. , (1999).</li><li>Choi, H. S., Ahn, J. S., Jung, J. H., Noh, T. W., Kim, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mid-infrared+properties+of+a+VO2+film+near+the+metal-insulator+transition.">Mid-infrared properties of a VO2 film near the metal-insulator transition.</a> Phys. Rev. B. 54 (7), 4621-4628 (1996).</li><li>Jepsen, P. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-insulator+phase+transition+in+a+VO2+thin+film+observed+with+terahertz+spectroscopy.">Metal-insulator phase transition in a VO2 thin film observed with terahertz spectroscopy.</a> Phys. Rev. B. 74 (20), 205103 (2006).</li><li>Rozen, J., Lopez, R., Haglund, R. F., Feldman, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+current+percolation+in+nanocrystalline+vanadiumdioxide+films.">Two-dimensional current percolation in nanocrystalline vanadiumdioxide films.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (8), 081902 (2006).</li><li>Tazawa, M., Jin, P., Tanemura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+constants+of+V1-xWxO2+films.">Optical constants of V1-xWxO2 films.</a> Appl. Opt. 37 (10), 1858-1861 (1998).</li><li>. Micro- and Nano-scale Optoelectronic Devices Using Vanadium Dioxide Available from: <a target="_blank" href="https://tspace.library.utoronto.ca/handle/1807/68313">https://tspace.library.utoronto.ca/handle/1807/68313</a> (2014)</li><li>Briggs, R. M., Pryce, I. M., Atwater, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+silicon+photonic+waveguide+modulator+based+on+the+vanadium+dioxide+metal-insulator+phase+transition.">Compact silicon photonic waveguide modulator based on the vanadium dioxide metal-insulator phase transition.</a> Opt. Express. 18 (11), 11192-11201 (2010).</li><li>Dicken, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+tunable+near-infrared+metamaterials+based+on+VO2+phase+transition.">Frequency tunable near-infrared metamaterials based on VO2 phase transition.</a> Opt. Express. 17 (20), 18330 (2009).</li></ol>

Авторы не имеют ничего сообщать.

Описанные здесь методы роста обеспечить воспроизводимость результатов в отношении единообразия, химия, структура и морфология. Ванадий прекурсоров имеет решающее значение для производства правильный стехиометрии как хранение ALD фильмов. Этот частности прекурсорами способствует валентном состоянии + 4 ванадия, в отличие от многих других перечисленных в литературе, которые способствуют более распространенным + 5 валентном состоянии. Кроме того этот частности прекурсорами имеет довольно низким давлением пара и требует Отопление для обеспечения достаточной дозы для насыщения на условиях, учитывая. Поскольку этот прекурсоров начинает деградировать примерно 175 ° C, это устанавливает верхний температурный предел как Отопление прекурсоров и ограниченный рост. Другим важным аспектом для достижения правильной стехиометрии является концентрация озона (здесь ~ 125 мг/Л) во время дозирования. Часто концентрация озона, производимый генератором при определенных условиях унижает или бородки с течением времени. Если это произойдет, пульс озона и длительность продувки придется скорректировать для поддержания стехиометрии, морфология и вафельные единообразия. То, что описано здесь является как вырастить ALD VO2 на c плоскость сапфирового субстратов, который включает в себя in situ озона предварительной обработки. Шаги до роста для очистки и кристаллизации зависят от субстрата; Однако, процесс описанный здесь работает для большинства подложек (инертный, оксиды металлов, и т.д.) Для определения лучших прекращение очистки и подготовки для VO2 роста, одно должно рассматривать реактивности между прекращением видов и ванадия прекурсоров при сведении к минимуму любого собственного оксида на подложке. Наконец этот процесс продемонстрировал на высокой пропорции субстратов (до ~ 100), но для экстремальных случаях, следует учитывать воздействие или статический метод ALD Конформность дальнейшего повышения.
Способность достичь высокого качества, кристаллический ALD VO2 фильмы весьма зависит от параметров отжига после осаждения. Наиболее важным аспектом является давление, специально парциальное давление кислорода. Высокая кислорода давление приведет к огранки и зерно роста, в конечном итоге причиной формирования нанопроволоки, а также результаты в фазе5 2O V. Если давление кислорода слишком мала, кислород отожженная из фильмов, что приводит к V2O3 этапа. Таким образом чтобы поддерживать правильный фазы и свести к минимуму фильм шероховатости, давление кислорода следует сохранить в диапазоне от 1 x 10-4 до 7 x 10-4 ПА. Аналогично температуры имеет решающее значение для обоих возможность выкристаллизовывать фильм, поддерживать стехиометрии и свести к минимуму Шершавленье фильма. Хотя температура VO2 фильма трудно измерить, эмпирические данные показывают, что кристаллизации требует стадии температура больше чем 500 ° C. При более высоких температурах это труднее поддерживать правильный стехиометрии и фазы и производить обскуры бесплатные фильмы. Также существует компромисс между температурой и обжигают обжигают время можно сократить время, специально более высоких температур. Кроме того продолжительность обжигают непосредственно связана толщина пленки. Толще фильмы требуют времени для достижения максимальной кристаллизации. Таким образом, давление кислорода, отжига температура и отжига время описано в выше методов были оптимизированы для получения высокого качества VO2 фильмы, которые демонстрируют крупнейших изменения оптических свойств при температуре почти идеальный переход. Наконец, отжиг ramping и скорость охлаждения во время кислорода имеют влияние на шероховатость и морфологии; чем медленнее это, плавное фильмов.
ALD осаждения и последующего отжига VO2 производит ориентированных поликристаллических пленок с большой площади единообразия. ALD предлагает конформно выросли фильмов на трехмерной наноразмерных морфологии практически любого субстрата. Это позволяет VO2 интеграция новых приложений и особенно хорошо подходит для оптических устройств.
После роста и оптических измерений, создается модель, которая обеспечивает хорошо подходят для данных для обоих пропускания и отражения VO2 в металлических и изоляционные фаз в регионе ближнего инфракрасного спектрального (R2 = 0,96-0,99). Отражения инфракрасный изолирующие фазы является наиболее сложным процессом в создании этой модели. Были добавлены дополнительные осциллятор термины, но это увеличение сложности модели, лишь незначительно улучшить fit в этом регионе. Следует отметить, что в этой модели, суперпозиция Лоренца осцилляторов является общей оптические модели и не обязательно соответствуют конкретным электронных переходов. Изначально, модели включали Друде срок, однако, после математической оптимизации, Друде, термин был по существу ликвидированы. По этой причине были рассмотрены некоторые методы минимизации. Однако эти различные методы сходились на подобные решения, которые не связаны с Друде срок. Отсутствие срока Друде в ALD VO2 может быть из-за ряда факторов, например 1) легированных полупроводник как сопротивление, или 2) плазмы сдвиг частоты для снижения энергии и/или большие столкновения скорость (демпфирования термин), по согласованию с металлических свойства этих фильмов.
В изоляционных фазе, T < 60 ° C, диэлектрической проницаемости и преломления ALD VO2 хорошо согласуются с другими методами изготовление (распыленных в4,,2021 и импульсного лазерного осаждения22 23). В состоянии металлический, T > 70 ° C, эти фильмы ALD проявляют меньше ущерба, чем VO2 , изготовленных другими методами. Важно отметить, что, хотя различные изготовления методы производят несколько различных значений диэлектрической проницаемости и преломления VO2, все фильмы показывают аналогичные тенденции.
Модель в этом документе температуры и длины волны зависимость оптической диэлектрическая проницаемость и преломления соглашается также с экспериментально измеренные данные. Эта модель способность производить хорошее качество, подходит для измеряемых оптических данных свидетельствует о его можно надежно предсказать оптические свойства VO2 этапа изменения с изолятором для металла. С помощью этих моделей, оптические свойства VO2 предсказуемо настраивается температура, толщины и длины волны для разработки оптических систем, которые обеспечивают достижение целей статические и динамические. Эти модели позволяют проектирования и разработки оптических систем с использованием VO2 в пассивных и активных систем путем изменения толщины пленки также, как и температура.

Диоксид ванадия проходит кристаллическое фазового перехода около 68 ° C. Это производит изменение структурной кристалл от моноклинная тетрагональная. Происхождение этого переходного периода остается спорным1, однако недавние исследования помогает развивать понимание процессов, которые производят этот переход по2,3,4 . Независимо от происхождения фазового перехода изменения оптических свойств VO2 с изолятором (передавая свет) при комнатной температуре более металлического материала (отражающие и поглощающие свет) выше температуры перехода2 .
Различные методы были использованы для изготовления VO2 в прошлом (напыление, физическое парофазное осаждение, химического осаждения паров, Эпитаксия молекулярного луча, решения, и т.д.) 5. свойства VO2 во многом зависит от технологии используются для изготовления пленок,6, который принес существенные различия между различными роста методов и последующего отжига и привело к различной Кристалличность и кино Свойства. Эта работа исследует оптические свойства атомного слоя на хранение (МОП) выросли фильмы, однако, этот подход применим к моделирование всех типов VO2 фильмов.
Недавно группы построения оптических устройств путем включения тонких пленок VO2 на оптических поверхностей. Как быстро растущих новый метод осаждения ALD может помочь в изготовлении этих оптических устройств и имеет ряд преимуществ над альтернативные методы, такие как большой площади единообразия, Ангстрем контроля уровня толщины и конформных пленки покрытия7 ,8,9. ALD является предпочтительной методикой для приложений, требующих самоограничения подход слой за слоем осаждений, изготовление на широкий спектр материалов подложки (например., для интеграции разнородных), или конформное покрытие 3D конструкций10 . Наконец конформное покрытие трехмерных структур ALD процесса является особенно полезным в оптических приложений.
Для экспериментов в настоящем документе, ультратонкий, аморфные ALD фильмы были выращены на двойной стороне полированная c плоскость сапфирового субстратов на низких температурах и отжигом в среде кислорода для производства кристаллических фильмов высокого качества. С помощью экспериментальных измерений, модель создается для зависимых оптические изменения температуры и длины волны в VO2 , чтобы разрешить его использование как перестраиваемый преломления материала11.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="731">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:343px;">c-Al2O3</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:343px;">UHP Oxygen</td>
			<td style="width:111px;">Air Products</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:343px;">UHP Nitrogen</td>
			<td style="width:111px;">Air Products</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tetrakis(ethylmethylamido)vanadium(IV) (TEMAV)&#160;</td>
			<td style="width:111px;">Air Liquide</td>
			<td style="width:111px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:343px;">Acetone</td>
			<td style="width:111px;">Fischer Scientific&#160;</td>
			<td style="width:111px;">A18-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:343px;">2-propanol</td>
			<td style="width:111px;">Fischer Scientific&#160;</td>
			<td style="width:111px;">A416P-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Savannah S200-G2&#160;</td>
			<td>Veeco - CNT</td>
			<td style="width:111px;">Savannah S200-G2&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:343px;">ozone generator&#160;</td>
			<td style="width:111px;">Veeco - CNT</td>
			<td style="width:111px;">&#160;ozone generator&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:343px;">Platinum wire heater</td>
			<td style="width:111px;">HeatWave Labs</td>
			<td style="width:111px;">custom</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

atomic layer deposition of vanadium dioxide and a temperature-dependent optical model

Диоксид ванадия – это материал, который имеет реверсивные металл диэлектрик фазы изменения около 68 ° C. Расти VO2 на разных субстратах, с единообразия пластин масштаба и уровня контроля толщины Ангстрем, был выбран метод атомно слоевого осаждения. Этот процесс ALD обеспечивает высокое качество, низкая температура (≤150 ° C) роста пленок (100-1000 Å) ультратонких VO2. Для этой демонстрации VO2 фильмы были выращены на подложках сапфира. Эта техника низких температур роста производит главным образом аморфных пленок2 В.О. Последующего отжига в ультра-высокой вакуумной камере с давлением 7 x 10-4 ПА ультра-высокой чистоты (99,999%) кислорода ориентированной, поликристаллического VO2 фильмов. Кристалличность, фазы и штамм VO2 были определены Рамановская спектроскопия и дифракции рентгеновских лучей, в то время как стехиометрии и примеси уровни были определены Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, и наконец определяется морфология атомно-силовой микроскопии. Эти данные демонстрируют высокое качество фильмов, вырос на этот метод. Приспособиться к данным для VO2 металлических и изоляционные фазы в регионе ближнего инфракрасного спектрального была создана модель. Диэлектрическая проницаемость и преломления ALD VO2 согласился хорошо с другими методами изготовления изоляционных этапе, но показал разницу в состоянии металлический. Наконец анализ фильмов оптических свойств позволило создание модели зависит от длины волны и температуры комплекс оптического преломления для разработки VO2 как перестраиваемый преломления материала.

Для определения качества ALD выросли оксида ванадия, Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS) была проведена как на хранение, главным образом аморфные VO2 фильмов (Рисунок 1), а также отожженная кристаллический VO2 фильмы (не показан). Дифракция рентгеновских лучей (XRD) была проведена отожженная VO2 фильмов (Рисунок 2). Кроме того чтобы помочь количественную оценку вертикальный профиль химии в фильме, глубина профилирования была выполнена с источником ионов кластера для сведения к минимуму преференциального травления видов катиона/анион. Два представителя следы показано на Рисунок 1, на поверхности и в объеме. Глубина профиля и последующие XPS измерений показывают, что топ 1-Нм как хранение фильма не VO2 из-за избытка окружающей среды (случайного) кислорода и углерода, но после того, как более контролируемых отжига процедуры низкого давления кислорода в даже поверхность стабилизирует VO2. Дифракция рентгеновских лучей измерения проводились с источником энергии рентгеновского Cu K-альфа и шоу, Рисунок 2, единый VO2 пика в 39.9˚. Подпись этого пик проверяет качество ALD-выросли VO2 , так что (020) кристалл ориентации выравнивает с сапфира пик.
Чтобы проанализировать кристалличности, фазы и деформации, Рамановская спектроскопия проводилось с использованием 532 нм лазер для возбуждения. Рисунок 3 показывает спектр Раман VO2 фильма и показывает узкие пики, которые показывают высокие кристаллического качества. Кроме того увеличение энергии в режиме 612 см-1 и ванадий ванадиевой низкочастотные фононы (193 и 222 см-1), а также снижение энергии в режиме 389 см-1 , предложить относительное удлинение в этих фильмах12, 13.
Морфология наблюдалось атомно-силовой микроскопии (АСМ). Рисунок 4 показывает кристалл размером зерна порядка 20-40 Нм и корень значит квадрат (RMS) шероховатости 1.4 Нм для фильмов, как на хранение (рис. 4A) и RMS шероховатости 2.6 Нм для фильмов, отожженная (рис. 4В).
Оптическое пропускание и отражение данные были получены с помощью источника белого света с сканирующий монохроматор и фотодетектор, который обеспечил освещение в видимом и около инфракрасного региона. На рисунке 5 показана зависимость температуры фильма как она переходит от изолятор до металла, демонстрируя температура перехода 61 ° c. Анализ экспериментальных данных позволяет моделирование температуры и длины волны зависит от диэлектрической проницаемости VO2 , как он переходит из изолятора металла. Рисунок 5 показывает, как модель точно предсказывает оптических поведение при использовании параметров в таблице 1.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig1.jpg"> Рисунок 1: Представитель XPS измерения 35-Нм толщиной VO2 c-Al2O3. XPS показывает, что основная часть фильма VO2 а поверхности, которая содержит C и O загрязняет, является более сместился в сторону V2O5. Стехиометрия предлагает VO2. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig1large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig2v3.jpg"> Рисунок 2: XRD измерения 35-Нм толщиной VO2 c-Al2O3. Это XRD измерение показывает один пик2 VO на 39.9˚, который самостоятельно проверяет качество хрусталя и демонстрирует моноклинная (020) ориентации совмещена с основной пик сапфира. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig2v3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig3.jpg"> Рисунок 3: спектры комбинационного VO2 c-Al2O3. Этот Раман спектр имеет узкие пики, указывающее высокие кристаллического качества и показывает незначительное относительное удлинение. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig3large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig4.jpg"> Рисунок 4: Морфология VO2 c-Al2O3. АСМ изображения показывают однородным, непрерывным фильмы с размерами зерен порядка 20-40 Нм и RMS неровности (A) 1.4 Нм для кино, как выращивается и (B) 2.6 Нм для отожженная фильма. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig4large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig5.jpg"> Рисунок 5: Ближней ИК-области оптическое пропускание и отражение 35-Нм толщиной VO2 c-Al2O3. Поведение температур зависимая оптическое пропускание и отражение фильма диоксид ванадия являются шоу на 40, 60, 70 и 90 ° C. Кружков в заговоре являются измеренные пропускания, отражения и расчетный коэффициент поглощения VO2 сапфира структуры при различных температурах, а сплошные линии прогнозируемые значения из двумерного температуры - и Длина волны зависимых модель VO2. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Ε∞</td>
			<td></td>
			<td>OSC. 1</td>
			<td>OSC. 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Изолятор</td>
			<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3"></td>
			<td rowspan="3">3.4</td>
			<td>En
</td>
			<td>3.8</td>
			<td>1.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>N
</td>
			<td>33</td>
			<td>2.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bn
</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Металл</td>
			<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3"></td>
			<td rowspan="3">4.5</td>
			<td>En
</td>
			<td>3.2</td>
			<td>0.6</td>
		</tr>
<tr>
<td>N
</td>
			<td>13</td>
			<td>5.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bn
</td>
			<td>1.1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
</tbody></table>Таблица 1: параметры представитель модели для VO 2 . Эти параметры представляют те, которые используются в модели осциллятора для оценки диэлектрической проницаемости VO2 металлических и изоляционные этапах.

Watch this Scientific Journal Video about Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model at JoVE.com

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Тонких пленок (100-1000 Å) диоксид ванадия (VO2) были созданы атомно слоевого осаждения (МОП) на подложках сапфира. После этого оптические свойства были охарактеризованы через переходный металл диэлектрик VO2. От измеряемых оптических свойств для описания настраиваемых преломления VO2была создана модель.

Атомно-слоевое осаждение диоксид ванадия и температур зависимая оптические модели

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Construction and Testing of Coin Cells of Lithium Ion Batteries

Строительство и испытания монет клетки литий-ионных батарей

Rechargeable lithium ion batteries have wide applications in electronics, where customers always demand more capacity and longer lifetime.  Lithium ion ...

Fabricating Metamaterials Using the Fiber Drawing Method

Изготовление метаматериалов с использованием метода вытяжки

Metamaterials are man-made composite materials, fabricated by assembling components much smaller than the wavelength at which they operate 1. They owe ...

Optical Trapping of Nanoparticles

Оптический захват наночастиц

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Изготовление нано-инженерии прозрачных проводящих оксидов методом импульсного лазерного осаждения

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Measurement and Analysis of Atomic Hydrogen and Diatomic Molecular AlO, C2, CN, and TiO Spectra Following Laser-induced Optical Breakdown

Измерительные атомарного водорода и двухатомном молекулярной AlO, C<sub&gt; 2</sub&gt;, CN, и TiO Спектры следующих Лазерно-индуцированное Оптический пробой

In this work, we present time-resolved measurements of atomic and diatomic spectra following laser-induced optical breakdown. A typical LIBS arrangement ...

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

Атомно-силовая микроскопия красных фонарей фоторецепторов Использование Mapping PeakForce Количественный Наномеханические недвижимости

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

Making Record-efficiency SnS Solar Cells by Thermal Evaporation and Atomic Layer Deposition

Создание Записать-эффективность SNS солнечных батарей методом термического испарения и осаждения атомного слоя

Tin sulfide (SnS) is a candidate absorber material for Earth-abundant, non-toxic solar cells. SnS offers easy phase control and rapid growth by congruent ...

Fabrication and Operation of a Nano-Optical Conveyor Belt

Изготовление и эксплуатация нанооптических конвейерной

The technique of using focused laser beams to trap and exert forces on small particles has enabled many pivotal discoveries in the nanoscale biological ...

Digital Printing of Titanium Dioxide for Dye Sensitized Solar Cells

Цифровая печать диоксида титана для ячейка гретцеля

Silicon solar cell manufacturing is an expensive and high energy consuming process. In contrast, dye sensitized solar cell production is less ...

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Electrospray Deposition of Uniform Thickness Ge23Sb7S70 and As40S60 Chalcogenide Glass Films

Электрораспылительная Отложение равномерной толщины Ge<sub&gt; 23</sub&gt; Sb<sub&gt; 7</sub&gt; S<sub&gt; 70</sub&gt; И В<sub&gt; 40</sub&gt; S<sub&gt; 60</sub&gt; Халькогенидные пленки для стекла