二氧化钒薄膜测试研究(5)

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1.3.3氧化钒薄膜在太赫兹领域的应用

太赫兹波(THz)最早在微波领域被称作亚毫米波，频率范围处在 0.1~10THz，在电磁波频谱上位于微波与红外之间，如图 2所示。

图2 太赫兹波在波谱中的位置

实际应用中，对太赫兹波的调制方式分为相位调制、幅度调制以及频率调制等方法。2000 年，R. Kersting 等人在低温下，成功的使用半导体量子阱结构实现对了 4THz 电磁波的相位调制研究，但是这种低温下的实验条件也限制了这种技术的进一步发展[13]。2004 年，T. Kleine Ostmann 等人利用电控电子气浓度的方法，在室温条件下实现了对太赫兹波的幅度调制作用，调制度为 3%，这种方法对于调制音频信号已经足够，但是，在很多场合这种程度的调制还是难以达到实用的目的；2006 年，阿拉莫斯国家实验室，陈厚同等人采用人工奇异介质与肖特基结特性相结合实现了对太赫兹波的电调制作用，调制度可达 50%，2009年，他们将该技术进一步发展为太赫兹相位调制器。然而，由于液晶材料在太赫兹波段所具有的双折射率比较低，而且所面临的损耗问题也难以克服，因此，效果依旧不能让人非常满意。文献综述

另外，氧化钒薄膜还可以用来制作太赫兹光开关器件，由于氧化钒薄膜具有较短光生载流子寿命和光学非线性，所以由由氧化钒薄膜制作的光开关器件响应速度快、插入损耗低、工作带宽较大等优点。

1.4 本文主要工作

综上所述，二氧化钒薄膜是一种极具应用前景的材料。本文在第二章和第三章，介绍了二氧化钒薄膜的晶体结构以及相变特性，并且重点介绍了几种二氧化钒薄膜的制备方法。第三章采用激光溅射制作二氧化钒薄膜。对不同二氧化钒样品的透射率和回滞曲线进行了测试，直观的了解二氧化钒薄膜的光学和电学特性，并与国内外权威数据进行对比，找到不足，进一步研究二氧化钒薄膜的更好制备方法。

2 二氧化钒薄膜的晶体结构及相变理论

2.1 二氧化钒的晶体结构

二氧化钒型态结构是以钒原子为基本结构的体心四方晶格，氧原子在其八面体的位置，而根据氧八面体排列规则的不同又分为四种不同形态的结构：

(1)最稳定状态的金红石结构VO2 (R)

(2)轻微扭曲金红石结构的单斜晶VO2 (M)

(3)非常接近V6O13结构的单斜晶结构VO2 (B)

(4)四方晶结构VO2 (A)．源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

这四个型态根据氧八面体四条轴线的相互定向可区分为两类，在VO2 (R)和VO2 (M)结构中氧八面体是沿着两个垂直方向排列，而在VO2 (A)和VO2 (B)结构中氧八面体只沿着一个方向排列。

对VO2而言，最稳定的结构是VO2 (R)，其最稳定的范围是68℃和1540℃之间。如图3所示，VO2 (R)的晶格参数为Ar=Br=0．455nm，Cr=0．288nm，ß=90。，Z=2，此结构是非常对称的，钒原子规则的排列在氧八面体的中央，此八面体的四重轴是沿着(1l0)或(011)排列，八面体的共用边为沿着结构C轴的键结。