ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2024, № 11 · СМЕЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Получение тонкоплёночных покрытий оксидов ванадия методом парофазного химического осаждения из изопропоксида ванадила

Д.П. Судас1, В.А. Житов1, Л.Ю. Захаров1, В.А. Лузанов1, П.И. Кузнецов1

1 ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Фрязино, Россия

Аннотация

Продемонстрирована методика получения оксидов ванадия различных стехиометрий из изопропоксида ванадила методом химического парофазного осаждения. Получены различные оксиды ванадия из ряда Магнелли в виде тонкоплёночных покрытий на поверхности кремния и сапфира. Нанесённые в атмосфере аргона при температурах от 220 ˚С до 290 ˚С покрытия оценивались по спектрам пропускания, комбинационного рассеяния и рентгеновской дифракции. В синтезированных полуаморфных структурах обнаружено четыре оксида (V3O5, VO2, V6O13, V2O5) с разным их соотношением. В ряде образцов покрытий на кремниевых подложках при температуре 69 ˚С зафиксирован фазовый переход второго рода со скачком электрического сопротивления до 10 раз.

  • оксид ванадия
  • фазовый переход
  • оптическое волокно
  • тонкие плёнки
Abstract (in English)

Production of thin-film coatings of vanadium oxides by chemical vapor deposition from vanadyl isopropoxide

A technique for obtaining vanadium oxides of various stoichiometries from vanadyl isopropoxide by chemical vapor deposition is demonstrated. Various vanadium oxides from the Magnelli series have been obtained. Thin-film coatings are applied to the surface of silicon and sapphire. Coatings deposited in an argon flow at temperatures from 220 ˚C to 290 ˚C were evaluated by transmission spectra, Raman scattering and X-ray diffraction. Four oxides (V3O5, VO2, V6O13, V2O5) with different ratios were found in the synthesized amorphous structures. In a number of coatings on silicon substrates, a phase transition of the second kind with a jump in electrical resistance up to 10 times at a temperature of 69 ˚C, was recorded.

Для цитирования

Судас Д.П., Житов В.А., Захаров Л.Ю., Лузанов В.А., Кузнецов П.И. Получение тонкоплёночных покрытий оксидов ванадия методом парофазного химического осаждения из изопропоксида ванадила // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.7

Литература

  1. Lee S. et al. Epitaxial stabilization and phase instability of VO2 polymorphs //Scientific reports. - 2016. - Т. 6. - №. 1. - С. 19621.
  2. Huotari J. et al. Synthesis of nanostructured solid-state phases of V7O16 and V2O5 compounds for ppb-level detection of ammonia //Journal of Alloys and Compounds. - 2016. - Т. 675. - С. 433-440.
  3. Perminov V. V. et al. Synchronization in the system of coupled oscillators based on VO2 switches //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2017. - Т. 929. - №. 1. - С. 012045.
  4. Кастро Р. А. и др. Эллипсометрия нанокристаллических пленок VO _2, VO _2: Mg, VO _2: Ge //Физика твердого тела. - 2021. - Т. 63. - №. 12. - С. 2210-2216.
  5. Huitema L. et al. Highly integrated VO2-based tunable antenna for millimeter-wave applications //Applied Physics Letters. - 2017. - Т. 110. - №. 20.
  6. Givernaud J. et al. Microwave power limiting devices based on the semiconductor-metal transition in vanadium-dioxide thin films //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2010. - Т. 58. - №. 9. - С. 2352-2361.
  7. Liu H., Lu J., Wang X. R. Metamaterials based on the phase transition of VO2 //Nanotechnology. - 2017. - Т. 29. - №. 2. - С. 024002.
  8. Kumi-Barimah E., Anagnostou D. E., Jose G. Phase changeable vanadium dioxide (VO2) thin films grown from vanadium pentoxide (V2O5) using femtosecond pulsed laser deposition //AIP Advances. - 2020. - Т. 10. - №. 6.
  9. Binetti A. et al. Epitaxial growth of V2O3 thin films on Si (1 1 1) by molecular beam epitaxy //Results in Physics. - 2023. - Т. 49. - С. 106480.
  10. Zhang H. et al. Microstructure of epitaxial VO2 thin films deposited on (1120) sapphire by MOCVD //Journal of materials research. - 1994. - Т. 9. - №. 9. - С. 2264-2271.
  11. Rajeswaran B., Umarji A. M. Defect engineering of VO2 thin films synthesized by Chemical Vapor Deposition //Materials Chemistry and Physics. - 2020. - Т. 245. - С. 122230.
  12. Vijay V. S. et al. Highly crystalline V2O5 and V6O13 thin films by PLD and a study on morphology transition of V2O5 by post annealing //Vacuum. - 2021. - Т. 187. - С. 110097.
  13. Li L. et al. A general and simple method to synthesize well-crystallized nanostructured vanadium oxides for high performance Li-ion batteries //Journal of materials chemistry A. - 2015. - Т. 3. - №. 18. - С. 9385-9389.
  14. Okimura K., Sakai J., Ramanathan S. In situ x-ray diffraction studies on epitaxial VO2 films grown on c-Al2O3 during thermally induced insulator-metal transition //Journal of Applied Physics. - 2010. - Т. 107. - №. 6.
  15. Zhang C. et al. Characterization of vanadium oxide thin films with different stoichiometry using Raman spectroscopy //Thin Solid Films. - 2016. - Т. 620. - С. 64-69.
  16. Nguen T. D. et al. Influence of annealing on structure, phase and electrophysical properties of vanadium oxide films //Doklady BGUIR. - 2021. - Т. 19. - №. 3. - С. 22-30.