二氧化钒薄膜的相变调控和应用研究取得进展
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二氧化钒薄膜的相变调控和应用研究取得进展
 发布时间:2016-04-01  大小:【

      

     二氧化钒相变薄膜材料在非制冷红外探测器,高敏温度传感器,超快相变存储,红外激光防护以及“智能窗”等方面有着潜在的应用前景。近期,中国科学技术大学国家同步辐射实验室邹崇文博士课题组与合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)江俊教授课题组合作,在二氧化钒外延薄膜的离子液电场相变调控方面取得了重要进展,相关研究工作以“The Dynamic Phase Transition Modulation of Ion-Liquid Gating VO2 Thin Film: Formation, Diffusion, and Recovery of Oxygen Vacancies”为题发表于近期的Adv.Funct.Mater. (2016), DOI: 10.1002/adfm.201505399。 

 

 

     在二氧化钒薄膜上通过离子液体作为栅极施加偏压可以调控相变温度,但是这种电场作用的机理还存在很大争议。基于这一问题,他们利用离子液体在二氧化钒单晶薄膜表面构筑场效应FET结构,通过控制外加偏压的大小和时间来调控其相变过程。实验结果表明这种相变过程的调控在宏观尺寸二氧化钒薄膜样品中具有薄膜厚度上的依赖特征,调控过程本质上源于电场作用下的固液界面的电化学反应,从而导致了二氧化钒晶格中氧空位的形成。相关实验结果结合第一性原理的理论计算,为离子液调控二氧化钒相变机制提供了直接的证据。

     同时邹崇文博士课题组在晶圆级高质量外延的二氧化钒薄膜制备方面取得了重要进展。利用分子束外延设备,他们成功制备了两英寸大小的二氧化钒外延薄膜(APL 103 (2013)131914)。该单晶薄膜相变前后电阻变化率四个量级以上,表面平整均匀,有望应用于大口径红外探测器和THz器件以及红外光学窗口,相关结果已经申请专利并在近期被授权(CN201310597765/CN103556218A)。目前课题组关于二氧化钒材料的相关研究进展顺利(APL 102(2013)011604; Nano Lett.,14 (2014) 4036; JPCC118 (2014) 12837; PCCP16 (2014) 17705 ACS Appl. Mater. Interf.7 (2015) 6875; Scientific Reports, 5(2015 )9328),同时在其应用方面和脉冲功率激光技术国家重点实验室就二氧化钒激光防护开展了合作,取得了良好的实验进展。

 

 

     以上研究工作得到国家科技部“青年973”项目,自然科学基金面上项目、中科院青年创新促进会以及教育部中央高校基本业务费等基金项目的资助。

 

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