ИСТИНА

Диоксид ванадия (VO2) обладает рядом интересных особенностей. При температуре 67оC он претерпевает фазовый переход первого рода из моноклинной структуры (фаза М) с диэлектрической проводимостью в тетрагональную (фаза R) с металлической проводимостью. Переход диэлектрик-металл (ДМ) происходит практически мгновенно (<1 пс) и сопровождается изменением в сопротивлении до 105 раз. Электронному переходу в VO2 сопутствует резкое изменение оптической прозрачности в ИК и ТГц диапазонах. Совокупность этих уникальных качеств делает VO2 перспективным ключевым компонентом целого ряда оптоэлектронных устройств –переключателей, модуляторов, сенсоров. Для применения в оптоэлектронике и фотонике необходимы пленки высокого качества (с резким ДМ-переходом) на подложках с размером до 3 дюймов, разработка процессов получения таких пленок является целью данной работы. Большинство известных способов получения пленок VO2 требует точного контроля парциального давления кислорода, так как ванадий способен проявлять различные степени окисления. Нами был предложен способ получения пленок VO2, основанный на реакции летучих комплексов ванадила с парами воды. Реакция пирогидролитического превращения молекул комплекса в VO2 проходит в нейтральной среде, при этом отщепляются молекулы протонированного лиганда (HL): VO(L)2(г) + H2O(г) = VO2(тв) + 2HL(г). Такая схема процесса обеспечивает сохранение степени окисления V(IV), уменьшает загрязнение пленок углеродом и позволяет проводить их осаждение при невысоких температурах (400-500оС). Ранее нами было показано [1], что прекурсор VO(hfa)2 позволяет получать пленки с острым ДМ-переходом, однако при переходе к образцам большего размера, было выявлено, что такие пленки отличаются высокой неоднородностью. Это связано с недостаточной прочностью комплекса VO(hfa)2 и преимущественным прохождением реакции в режиме гомогенной нуклеации. Поэтому были опробованы другие соединения ванадила - VO(acac)2 и VO(thd)2. Последний показал хорошие результаты, что можно объяснить переходом процесса в режим, контролируемый кинетикой химической реакции на подложке. По разработанной нами методике после осаждения требуется провести рекристаллизационный отжиг, основанный на перитектическом распаде подокисленных фаз, образующихся на границах зерен VO2. При нагревании до температуры  600оС происходит укрупнение кристаллитов VO2, уменьшение концентрации межзеренных границ и, соответственно, увеличение амплитуды ДМ-перехода. В ходе работы получены равномерные однофазные пленки диоксида ванадия на монокристаллических подложках R-Al2O3 диаметром 3 дюйма. 1. Makarevich A.M., Sharovarov D.I., Kaul A.R. et al, Chemical synthesis of high quality epitaxial vanadium dioxide films with sharp electrical and optical switch properties, J. Mater. Chem., 3(2015)9197-9205.