ИСТИНА

Диоксид ванадия при 680С проявляет сверхбыстрый фазовый переход из диэлектрической М-фазы в металлическую R-фазу. В ходе данного превращения происходит резкое изменение электрических, оптических и магнитных свойств материала. Такие свойства позволяют отнести диоксид ванадия к перспективным кандидатам для создания переключающих электрических и оптических устройств (термохромные «умные» окна, амплитудные модуляторы ТГц- и ИК-излучения и др.) [1,2]. Различные устройства требуют разработок методик получения материалов на основе VO2 в виде пленок и покрытий на различных носителях. Наиболее оптимальными для задач оптики и оптоэлектроники являются подложки из R-Al2O3 и монокристаллического кремния. Большинство существующих технологий получения пленок VO2 основываются на дорогостоящем вакуумном оборудовании. Ввиду широких практических возможностей VO2 , способ получения материла должен быть доступным и расположенными к простому масштабированию. Для этих целей подходят гибкие в применении растворные техники, в числе которых гидротермальное воздействие. Так, целью работы стала разработка способа получения пленочных материалов на основе VO2 методом гидротермального синтеза на подложках из R-Al2O3 и монокристаллического кремния и изучение их свойств. Была проведена серия экспериментов получения пленочных материалов VO2 на подложках из R-AL2O3. Для теоретической оценки потенциала роста пленки на подложках кремния различных ориентаций был проведен расчет значений несоответствия параметров элементарных ячеек пленки и подложки. На основании полученных данных были реализованы эксперименты осаждения диоксида ванадия на монокристаллические подложки Si <111>, Si<100>, Si <311> гидротермального синтеза при температуре 1800С в течение 20 часов. Показано, что оптимальной для получения пленочных материалов в условиях гидротермального отжига стала подложка Si <111>. Помимо классического температурного отжига в печи, была апробирована серия постобработок оксидных пленок импульсным лазерным излучением. В ходе работы впервые на R-Al2O3 был реализован перевод VO2(B) в VO2(М1) фазу с помощью импульсного лазерного излучения с длиной волны 1035 нм. Также установлены оптимальные условия для прецизионного формирования рельефа на повехрности VO2 c помощью техники лазерного письма. Фазовый состав и морфология полученных покрытий изучены методами РФА, КР-спектроскопии и РЭМ. Для изучения электрохромных свойств полученных пленок была проведена ИК-спектроскопия в режиме диффузного отражения в диапазоне от комнатной до 90°С. Показано, что при обратимом фазовом переходе диэлектрик-металл наблюдается термохромное изменение пленки: прозрачное для ИК-излучения покрытия VO2/ R-Al2O3 и VO2(M1)/Si<100> при температуре близкой к 680С становятся непрозрачными. Дополнительно электрические свойства плёнок были исследованы с помощью 4-х контактного метода измерения электрического сопротивления.