Si基生长混合同素异型结构VO<SUB>2</SUB>薄膜的工艺

摘要

Si基生长混合同素异型结构VO₂薄膜的工艺，它涉及一种生长VO₂薄膜的工艺。它解决了目前工艺在Si基生长的VO₂薄膜具有VO₂(A)和/或VO₂(R)，热电阻温度系数低，严重影响了室温红外探测器的探测灵敏度的问题。Si基生长VO₂薄膜的方法：(一)清洗基底；(二)除杂质气体；(三)通Ar气、开射频溅射系统；(四)Si基表面溅射VO₂薄膜；(五)真空退火烧结，即得到生长混合同素异型结构的Si基VO₂薄膜。本发明制备的VO₂薄膜只含有VO₂(B)和VO₂(M)两种同素异型结构。本发明生长的Si基混合同素异型结构VO₂薄膜的表面粗糙度为6nm～15nm，VO₂薄膜在25℃环境中TCR值高为-1.50％/K～-5.65％/K、电阻率为0.06Ω·cm～10.44Ω·cm，提高了Si基室温红外探测器的探测性能，尤其Si基室温红外探测器的探测灵敏度提高了5～10％。

主权项

1. Si基生长混合同素异型结构VO2薄膜的工艺，其特征在于Si基生长混合同素异型结构VO2薄膜的工艺按以下步骤进行：一、清洗Si基底除去氧化膜；二、将Si基底和单质V靶置于沉积室，向沉积室内通入Ar气再抽真空，并反复操作4～10次，Si基底温度保持为400℃；三、再次通入Ar气并打开射频磁控溅射镀膜系统电源；四、待Ar气电离产生等离子体后逐渐加大射频功率电压至300V，随即通入O2气，O2气和Ar气的气体总流量为23～27sccm，沉积室压力控制为0.30～0.35Pa，Si基底保持温度为400℃，单质V靶与Si基底间的距离为58～62mm，Si基底偏压为0V，Si基表面VO2薄膜达到设定厚度后停止射频溅射、随沉积室冷却至200℃，然后再停止O2气和Ar气的通入；五、将溅射生长有VO2薄膜的Si基底封入石英管，抽真空，石英管中真空度降为10-3～10-2Pa，抽真空石英管放入电阻炉退火，退火温度为450℃～500℃，退火时间为8～15h，然后真空石英管随电阻炉冷却至室温，即得到生长混合同素异型结构的Si基VO2薄膜；其步骤四中O2气流量占气体总流量的7.8％。