Влияние термообработки на резистивные и структурные свойства пленок оксида ванадия
https://doi.org/10.35596/1729-7648-2026-24-5-15-23
Аннотация
Исследовано влияние условий термообработки (отжига) в диапазоне 200–400 °С на удельное электрическое сопротивление, температурный коэффициент сопротивления, фазовый состав и структуру пленок оксида ванадия толщиной (100 ± 5) нм, нанесенных на окисленные кремниевые подложки методом импульсного магнетронного распыления. Установлено, что отжиг пленок при 200–275 °С в среде N2 или О2 позволяет формировать пленки с линейной зависимостью удельного сопротивления от температуры в интервале от 0,4 до 1,6 Ом×см с температурным коэффициентом сопротивления от –1,7 до –2,0 %/°С. Такие пленки могут быть использованы в микроболометрах с рабочим диапазоном температур 25–85 °С. Отжиг пленок при 400 °С в среде О2 приводит к гистерезисной зависимости их удельного сопротивления от температуры в интервале от 0,9 до 2,9 Ом×см при абсолютной величине температурного коэффициента сопротивления 3,2–3,4 %/°С. Исследованные резистивные свойства определяются наличием и количественным соотношением кристаллических фаз VO2, V2O5 и VOx, образующихся в процессе отжига.
Об авторах
А. И. Занько
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь
Беларусь
Занько Андрей Иванович, нач. сектора лаборатории Тел.: +375 25 762-16-04
220108, Минск, ул. Корженевского, 16
Д. А. Котов
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Беларусь
Котов Д. А., канд. техн. наук, доц., доц. каф. микрои наноэлектроники
Минск
Я. А. Соловьёв
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь
Беларусь
Соловьёв Я. А., д-р. техн. наук, доц., зав. лабораторией
Минск
К. Т. Логунов
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Беларусь
Логунов К. Т., зам. декана факультета радиотехники и электроники
Минск
О. М. Чернаусик
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Беларусь
Чернаусик О. М., ст. преп.
Минск
Н. С. Ковальчук
ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ»
Беларусь
Беларусь
Ковальчук Н. С., канд. техн. наук, доц., зам. ген. дир. гл. инж.
Минск
Список литературы
1. Liu K., Lee S., Yang S., Delaire O., Wu J. (2018) Recent Progresses on Physics and Applications of Vanadium Dioxide. Materials Today. 21 (8), 875–896. DOI: 10.1016/j.mattod.2018.03.029.
2. Niklaus F., Vieider C., Jakobsen H. (2007) MEMS-Based Uncooled Infrared Bolometer Arrays – A Review. MEMS/MOEMS Technologies and Applications III. DOI: 10.1117/12.755128.
3. Rampelberg G., De Schutter B., Devulder W., Martens K., Radu I., Detavernier C. (2015) In-Situ X-Ray Diffraction Study of the Controlled Oxidation and Reduction in the V-O System for the Synthesis of VO2 and V2O3 Thin Films. Journal of Materials Chemistry C. 3 (43), 11357–11365. DOI: 10.1039/c5tc02553b.
4. Rajendra Kumar R. T., Karunagaran B., Mangalaraj D., Narayandass S. K., Manoravi P., Joseph M., et al. (2003) Pulsed Laser Deposited Vanadium Oxide Thin Films for Uncooled Infrared Detectors. Sensors and Actuators A: Physical. 107 (1), 62–67. DOI: 10.1016/S0924-4247(03)00233-4.
5. Grayli S. V., Leach G. W., Bahreyni B. (2018) Sol-Gel Deposition and Characterization of Vanadium Pentoxide Thin Films with High TCR. Sensors and Actuators A: Physical. 279, 630–637. DOI: 10.1016/j.sna.2018.07.002.
6. Wang B., Lai J., Li H., Hu H., Chen S. (2013) Nanostructured Vanadium Oxide Thin Film with High TCR at Room Temperature for Microbolometer. Infrared Physics & Technology. 57 (8), 8–13. DOI: 10.1016/j.infrared.2012.10.006.
7. Gauntt B. D., Dickey E. C., Horn M. W. (2009) Stoichiometry and Microstructural Effects on Electrical Con-duction in Pulsed DC Sputtered Vanadium Oxide Thin Films. J. Mater. Res. 24 (4), 1590–1599. DOI: 10.1557/jmr.2009.0183.
8. Nguen T. D., Zanko A. I., Golosov D. A., Zavadski S. M., Melnikov S. N., Kolos V. V., et al. (2021) Influence of Annealing on Structure, Phase and Electrophysical Properties of Vanadium Oxide Films. Doklady BGUIR. 19 (3), 22–30. DOI: 10.35596/1729-7648-2021-19-3-22-30 (in Russian).
9. Gudmundsson J. T. (2020) Physics and Technology of Magnetron Sputtering Discharges. Plasma Sources Sci. Technol. 29. DOI: 10.1088/1361-6595/abb7bd.
10. Hu P., Hu P., Vu T. D., Li M., Wang S., Ke Y., et al. (2023) Vanadium Oxide: Phase Diagrams, Structures, Synthesis, and Applications. Chem. Rev.123, 4353–4415. DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00546.
11. Venkatasubramanian C., Cabarcos O. M., Drawl W. R., Allara D. L., Ashok S., Horn M. W., et al. (2011) Process-Structure-Property Correlations in Pulsed DC Reactive Magnetron Sputtered Vanadium Oxide Thin Films. J. Vac. Sci. Technol. A. 29 (6). DOI: 10.1116/1.3636372.
12. Basantani H. A., Kozlowski S., Lee M.-Y., Li J., Dickey E. C., Jackson T. N., et al. (2012) Enhanced Electrical and Noise Properties of Nanocomposite Vanadium Oxide Thin Films by Reactive Pulsed-DC Magnetron Sputtering. Appl. Phys. Lett. 100 (26). DOI: 10.1063/1.4731240.
13. Smith E. M., Ginn J. C., Warren A. P., Long C. J., Panjwani D., Peale R. E., et al. (2014) Bolometer Array Using a High TCR VOx-Au Film. Infrared Technology and Applications XL. DOI: 10.1117/12.2050434.
14. Rampelberg G., De Schutter B., Devulder W., Martens K., Radu I., Detavernier C. (2015) In-Situ X-Ray Diffraction Study of the Controlled Oxidation and Reduction in the V-O System for the Synthesis of VO2 and V2O3 Thin Films. J. Mater. Chem. C. 3, 11357–11365. DOI: 10.1039/c5tc02553b.
15. Liu Y., Liu J., Li Y., Wang D., Ren L., Zou K. (2016) Effect of Annealing Temperature on the Structure and Properties of Vanadium Oxide Films. Opt. Mater. Express. 6 (5), 552–1560. DOI: 10.1364/ome.6.001552.
16. Allabergenov B., Yun S., Cho Hui-Sup, Lyu Hong-Kun, Choi B. (2021) Control of Polymorphic Properties of Multivalent Vanadium Oxide Thin Films. ACP Appl. Electron. Mater. 3 (3), 1142–1150. DOI: 10.1021/acsaelm.0c01010.
17. Yamaguchi I., Manabe T., Tsuchiya T., Nakajima T., Sohma M., Kumagai T. (2008) Preparation and Characterization of Epitaxial VO2 Films on Sapphire Using Postepitaxial Topotaxy Route Via Epitaxial V2O3 Films. Jpn. J. Appl. Phys. 47 (2), 1022–1027. DOI: 10.1143/jjap.47.1022.
18. Andreev V. N., Klimov V. A. (2019) Metal-Insulator Phase Transition in Tungsten-Doped Vanadium Dioxide Thin Films. Physics of the Solid State. 61 (8), 1519–1522. DOI: 10.21883/FTT.2019.08.47981.447 (in Russian).
19. Occhiuzzi M., Cordischi D., Dragone R. (2005) Reactivity of Some Vanadium Oxides: An EPR and XRD Study. J. Solid State Chem. 178, 1551–1558. DOI: 10.1016/j.jssc.2005.02.019.
20. Ureña-Begara F., Crunteanu A., Raskin J.-P. (2017) Raman and XPS Characterization of Vanadium Oxide Thin Films with Temperature. Applied Surface Science. 403, 717–727. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.01.160.
21. Shvets P., Dikaya O., Maksimova K., Goikhman A. (2019) A Review of Raman Spectroscopy of Vanadium Oxides. J. Raman Spectrosc. 50 (8), 1–19. DOI: 10.1002/jrs.5616.
22. Park H. H., Larrabee T. J., Ruppalt L. B., Culbertson J. C., Prokes S. M. (2017) Tunable Electrical Properties of Vanadium Oxide by Hydrogenplasma-Treated Atomic Layer Deposition. ACS Omega. 2 (4), 1259–1264. DOI: 10.1021/acsomega.7b00059.
23. Lee S-H., Cheong H. M., Seong M. J., Liu P., Tracy C. E., Mascarenhas A., et al. (2003) Raman Spectroscopic Studies of Amorphous Vanadium Oxide Thin Films. Solid State Ionics. 165 (1–4), 111–116. DOI: 10.1016/j.ssi.2003.08.022.
24. Zhang C., Yang Q., Koughia C., Ye F., Sanayei M., Wen S.-J., et al. (2016) Characterization of Vanadium Oxide Thin Films with Different Stoichiometry Using Raman Spectroscopy. Thin Solid Films. 620, 64–69. DOI: 10.1016/j.tsf.2016.07.082.
25. Bahlawane N., Lenoble D. (2014) Vanadium Oxide Compounds: Structure, Properties, and Growth from the Gas Phase. Chem. Vap. Deposition. 20 (7–9), 299–311. DOI: 10.1002/cvde.201400057.
Рецензия
Для цитирования:
Занько А.И., Котов Д.А., Соловьёв Я.А., Логунов К.Т., Чернаусик О.М., Ковальчук Н.С. Влияние термообработки на резистивные и структурные свойства пленок оксида ванадия. Доклады БГУИР. 2026;24(5):15-23. https://doi.org/10.35596/1729-7648-2026-24-5-15-23
For citation:
Zanka A., Kotov D., Solovjov J., Logunov K., Charnavusik O., Kovalchuk N. Effect of Heat Treatment on the Resistive and Structural Properties of Vanadium Oxide Films. Doklady BGUIR. 2026;24(5):15-23. (In Russ.) https://doi.org/10.35596/1729-7648-2026-24-5-15-23
Просмотров:
6
JATS XML
Послать статью по эл. почте 