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基于二氧化钒相变的二维可调带隙光子晶体

作 者: 郝继
导 师: 陈长虹;郜定山
学 校: 华中科技大学
专 业: 光电信息工程
关键词: 二氧化钒薄膜 相变 可调带隙光子晶体 反应直流磁控溅射
分类号: O734
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 38次
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内容摘要


二氧化钒(VO2)是一种具有相变特性的功能性材料,通过加热或载流子注入的方式,VO2会发生半导体相到金属相的可逆相变,在相变过程中,VO2的电阻率、光学常数等物理性质会发生突变。基于其相变特性,VO2被广泛应用于光电探测、光存储、光通信等领域。本文首先研究了VO2薄膜的制备以及薄膜的性能测试。详细论述了利用反应直流磁控溅射制备VO2薄膜的工艺方法;利用高分辨率X射线衍射仪(XRD)和高分辨率透射电镜(HRTEM)测试分析出VO2薄膜的组分及晶格结构。其次,本文依据VO2在相变前后光学常数发生变化,利用Rsoft7.0软件设计模拟出基于VO2相变的可调带隙光子晶体。通过软件模拟出VO2半导体相和金属相的色散曲线;设计出四方结构和六角结构的二维VO2-空气光子晶体,并分别模拟出在VO2为半导体相和金属相时的两种结构的光子带隙,通过对光子带隙的分析表明通过VO2的相变可以对光子晶体的带隙产生明显的调节作用;根据具体的工艺条件修正了两种结构的光子晶体的结构参数,模拟出相应的光子带隙,并设计出用于制作光子晶体的光学掩模版。最后,利用光刻和干法刻蚀制备出基于VO2相变的二维可调带隙光子晶体。总结出VO2薄膜干法刻蚀的工艺参数,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)对刻蚀后光子晶体的形貌进行了检测,光子晶体的制备比较理想。对二维可调带隙光子晶体进行了初步的微区傅立叶红外光谱(FTIR)测试和太赫兹(THz)波段的变温测试,通过对具体光子晶体的透射谱线的分析并未发现明显的光子带隙,还将对其进行进一步测试。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 VO_2 的相变特性和相变机制  10-14
  1.3 VO_2 的应用及研究现状  14-19
  1.4 本课题的研究意义和主要内容  19-21
2 VO_2薄膜的制备及性能测试  21-36
  2.1 VO_2 薄膜的主要制备方法  21-23
  2.2 VO_2 薄膜衬底的制备  23-25
  2.3 反应直流磁控溅射制备 VO_2 薄膜  25-30
  2.4 VO_2 薄膜的性能测试  30-35
  2.5 本章小结  35-36
3 二维 VO_2可调带隙光子晶体的设计与制备  36-51
  3.1 光子晶体简介  36-39
  3.2 光子晶体的理论研究方法  39-40
  3.3 二维 VO_2 可调带隙光子晶体的模拟  40-49
  3.4 光学掩模版的设计  49-50
  3.5 本章小结  50-51
4 二维 VO_2可调带隙光子晶体的制备与测试  51-63
  4.1 二维 VO_2 可调带隙光子晶体的制备  51-58
  4.2 二维 VO_2 可调带隙光子晶体的测试  58-62
  4.3 本章小结  62-63
5 总结  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-70

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中图分类: > 数理科学和化学 > 晶体学 > 晶体物理 > 晶体的光学性质
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