二氧化钒在68℃附近发生金属-半导体相变，从高温四方金红石相转变为低温单斜相。相变前后，二氧化钒的电阻和红外光透射率等电学、光学性质发生极大的改变。二氧化钒独特的相变特性已经被应用于各种光学和电学器件，例如光开关、智能窗、存储设备等。快速热氧化金属钒薄膜是制备二氧化钒薄膜的常用方法，这种方法将溅射过程和氧化过程分离开，降低了制备要求，重复性高，可控性好。但与其他制备方法相比，这种方法制备的二氧化钒薄膜相变性能较差，因此，探究二氧化钒薄膜相变性能的影响因素，提高二氧化钒薄膜的相变性能成为一项重要的课题。已有的文献主要研究二氧化钒薄膜制备过程中的退火参数对薄膜性能的影响，但除此之外，金属钒薄膜微结构也会影响二氧化钒薄膜的制备。
通过调节溅射功率获得了颗粒尺寸不同的金属钒薄膜，将其在相同的退火条件下氧化。结果发现，溅射功率为60-80W的薄膜，颗粒尺寸较大，钒氧化物以二氧化钒为主，且随着颗粒尺寸的增大，二氧化钒的相变幅度降低，这可能与二氧化钒的含量有关。颗粒尺寸越大，氧化层越薄，二氧化钒的含量越少。溅射功率为40-50W的薄膜，颗粒尺寸较小，金属钒过度氧化，钒氧化物中含有五氧化二钒，降低了薄膜的相变幅度。由此发现，金属钒薄膜初始状态对二氧化钒相变性能有很大的影响。 |