二氧化釩薄膜的制備、摻雜改性及其光電器件研究
發(fā)布時間：2024-06-03 05:09
近年來,隨著數(shù)字產(chǎn)業(yè)的興起和智能設(shè)備的普及,半導(dǎo)體制造和超大規(guī)模集成電路產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,將硅基半導(dǎo)體技術(shù)推向高潮,元器件特征尺寸逐步縮小至5 nm,向3 nm邁進。但是,不斷縮小的特征尺寸不僅挑戰(zhàn)著物理學(xué)的極限,也帶來諸多的寄生問題,如短溝道效應(yīng)、漏致勢壘降低效應(yīng)、柵對溝道區(qū)控制能力衰退以及較大的泄漏電流和功耗等,制約著Moore定律的進一步發(fā)展。為了解決這些問題,研究人員們一方面在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化或者重新設(shè)計器件結(jié)構(gòu),升級制備工藝等方式來緩解和平衡諸多矛盾。另一方面,試圖通過開發(fā)新型的高性能半導(dǎo)體材料,部分甚至全部取代如今的硅基半導(dǎo)體。其中,具有金屬-絕緣相變特性(Metal-Insulator Transition,MIT)的氧化物半導(dǎo)體材料,特別是二氧化釩(VO2)這一典型的強關(guān)聯(lián)電子材料,因其最接近室溫的相變溫度(TMIT),劇烈的電阻率和紅外透射率突變等特性受到科研人員的關(guān)注,而且還可與電子開關(guān)、存儲器件、智能窗戶和光電探測器等應(yīng)用相兼容。鑒于此,本論文以VO2為研究對象,探究薄膜制備工藝和元素摻雜對VO
【文章頁數(shù)】：155 頁
【學(xué)位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 VO2相變材料概論
1.3 VO2 制備工藝
1.3.1 溶膠-凝膠法(sol-gel)
1.3.2 磁控濺射
1.3.3 脈沖激光沉積(PLD)
1.4 VO2相變調(diào)控研究
1.4.1 相變機理探究
1.4.2 摻雜改性
1.4.3 應(yīng)力調(diào)控相變
1.4.4 外電場調(diào)控相變
1.5 VO2應(yīng)用研究
1.5.1 光電器件
1.5.2 場效應(yīng)晶體管
1.5.3 存儲器件
1.6 本論文研究的意義和主要內(nèi)容
參考文獻
第二章 VO2薄膜及器件的制備與表征方法
2.1 VO2薄膜及器件的制備方法
2.1.1 脈沖激光沉積系統(tǒng)
2.1.2 電子束曝光系統(tǒng)
2.2 VO2 薄膜及器件的結(jié)構(gòu)和性能表征
2.2.1 結(jié)構(gòu)表征
2.2.2 性能表征
2.3 本章小結(jié)
參考文獻
第三章 不同襯底上制備VO2薄膜的研究
3.1 引言
3.2 薄膜與器件制備
3.2.1 制備VO2薄膜
3.2.2 制備VO2微納器件
3.3 VO2 薄膜物性研究
3.3.1 VO2薄膜的晶體結(jié)構(gòu)
3.3.2 VO2薄膜的物理特性
3.3.3 VO2薄膜電控相變研究
3.4 本章小結(jié)
參考文獻
第四章 鎢重摻雜對VO2薄膜帶間電子躍遷和軌道結(jié)構(gòu)的調(diào)控行為研究
4.1 引言
4.2 V1-xWx O2 薄膜的制備
4.3 V1-xWx O2 薄膜的物相分析
4.3.1 晶體結(jié)構(gòu)分析
4.3.2 化學(xué)組分分析
4.4 V1-xWx O2薄膜的光學(xué)表征
4.4.1 變溫透射光譜
4.4.2 變溫Raman光譜
4.5 V1-xWx O2薄膜的軌道結(jié)構(gòu)變化
4.5.1 透射光譜擬合
4.5.2 V1-xWx O2薄膜的復(fù)介電常數(shù)研究
4.5.3 V1-xWx O2薄膜的電子躍遷及軌道結(jié)構(gòu)探究
4.6 第一性原理計算
4.7 氧含量對薄膜的影響
4.8 本章小結(jié)
參考文獻
第五章 混合維度的范德華異質(zhì)結(jié)光電探測器
5.1 引言
5.2 GaSe/VO2范德華異質(zhì)結(jié)器件的制備
5.2.1 異質(zhì)結(jié)制備
5.2.2 器件制備
5.3 結(jié)構(gòu)表征
5.4 GaSe/VO2異質(zhì)結(jié)常溫特性
5.4.1 KPFM分析
5.4.2 異質(zhì)結(jié)電學(xué)特性
5.4.3 異質(zhì)結(jié)光電特性
5.5 金屬-絕緣相變控制的GaSe/VO2光電探測器
5.6 本章小結(jié)
參考文獻
第六章 總結(jié)與展望
6.1 研究成果總結(jié)
6.2 展望
附錄Ⅰ圖表清單
附錄Ⅱ攻讀博士學(xué)位期間的科研成果
附錄Ⅲ 致謝
本文編號：3988225
【文章頁數(shù)】：155 頁
【學(xué)位級別】：博士
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 VO2相變材料概論
1.3 VO2 制備工藝
1.3.1 溶膠-凝膠法(sol-gel)
1.3.2 磁控濺射
1.3.3 脈沖激光沉積(PLD)
1.4 VO2相變調(diào)控研究
1.4.1 相變機理探究
1.4.2 摻雜改性
1.4.3 應(yīng)力調(diào)控相變
1.4.4 外電場調(diào)控相變
1.5 VO2應(yīng)用研究
1.5.1 光電器件
1.5.2 場效應(yīng)晶體管
1.5.3 存儲器件
1.6 本論文研究的意義和主要內(nèi)容
參考文獻
第二章 VO2薄膜及器件的制備與表征方法
2.1 VO2薄膜及器件的制備方法
2.1.1 脈沖激光沉積系統(tǒng)
2.1.2 電子束曝光系統(tǒng)
2.2 VO2 薄膜及器件的結(jié)構(gòu)和性能表征
2.2.1 結(jié)構(gòu)表征
2.2.2 性能表征
2.3 本章小結(jié)
參考文獻
第三章 不同襯底上制備VO2薄膜的研究
3.1 引言
3.2 薄膜與器件制備
3.2.1 制備VO2薄膜
3.2.2 制備VO2微納器件
3.3 VO2 薄膜物性研究
3.3.1 VO2薄膜的晶體結(jié)構(gòu)
3.3.2 VO2薄膜的物理特性
3.3.3 VO2薄膜電控相變研究
3.4 本章小結(jié)
參考文獻
第四章 鎢重摻雜對VO2薄膜帶間電子躍遷和軌道結(jié)構(gòu)的調(diào)控行為研究
4.1 引言
4.2 V1-xWx O2 薄膜的制備
4.3 V1-xWx O2 薄膜的物相分析
4.3.1 晶體結(jié)構(gòu)分析
4.3.2 化學(xué)組分分析
4.4 V1-xWx O2薄膜的光學(xué)表征
4.4.1 變溫透射光譜
4.4.2 變溫Raman光譜
4.5 V1-xWx O2薄膜的軌道結(jié)構(gòu)變化
4.5.1 透射光譜擬合
4.5.2 V1-xWx O2薄膜的復(fù)介電常數(shù)研究
4.5.3 V1-xWx O2薄膜的電子躍遷及軌道結(jié)構(gòu)探究
4.6 第一性原理計算
4.7 氧含量對薄膜的影響
4.8 本章小結(jié)
參考文獻
第五章 混合維度的范德華異質(zhì)結(jié)光電探測器
5.1 引言
5.2 GaSe/VO2范德華異質(zhì)結(jié)器件的制備
5.2.1 異質(zhì)結(jié)制備
5.2.2 器件制備
5.3 結(jié)構(gòu)表征
5.4 GaSe/VO2異質(zhì)結(jié)常溫特性
5.4.1 KPFM分析
5.4.2 異質(zhì)結(jié)電學(xué)特性
5.4.3 異質(zhì)結(jié)光電特性
5.5 金屬-絕緣相變控制的GaSe/VO2光電探測器
5.6 本章小結(jié)
參考文獻
第六章 總結(jié)與展望
6.1 研究成果總結(jié)
6.2 展望
附錄Ⅰ圖表清單
附錄Ⅱ攻讀博士學(xué)位期間的科研成果
附錄Ⅲ 致謝
本文編號：3988225
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