Влияние условий синтеза и легирования на физические свойства оксидов ванадия

• Автор: Березина, Ольга Яковлевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1. ОКСИДЫ ВАНАДИЯ И СОЕДИНЕНИЯ ВНЕДРЕНИЯ НА ИХ ОСНОВЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Оксиды переходных металлов

1.1.1. Строение и свойства оксидов переходных металлов

1.1.2. Фазовый переход металл-полупроводник в оксидах переходных металлов

1.1.3. Электроформовка и эффект переключения

1.1.4. Оксиды ванадия, фазовый переход металл-полупроводник и эффект переключения в них

1.2. Гидратированный пентаоксид ванадия

1.2.1. Технология получения пленок гидратированных оксидов

1.2.2. Состав и структура пленок, полученных из У^-геля

1.2.3. Физические свойства гидратированного пентаоксида ванадия

1.2.4. Термовакуумное восстановление У205

1.3. Получение, структура и свойства интеркаляционных соединений на основе ксерогеля оксида ванадия
1.3.1. Интеркаляция неорганических катионов
1.3.2. Интеркаляция катионов органических соединений и комплексных ионов
1.3.3. Нанотубулярные формы интеркаляционных соединений
1.3.4. Получение легированного У02 и влияние вариаций состава на его свойства
1.4.Выводы из обзора литературы и постановка задачи
2. ПОЛУЧЕНИЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ОКСИДОВ ВАНАДИЯ, СОЕДИНЕНИЙ ВНЕДРЕНИЯ НА ИХ ОСНОВЕ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ СВОЙСТВ

2.1. Получение геля пентаоксида ванадия и пленок легированных оксидов ванадия
2.2. Определение толщины пленок
2.3. Определение оптических констант пленок ксерогеля
2.4. Исследование структуры и состава пленок
2.5. Электрофизические измерения
2.6. Оптические измерения
3. ЗАВИСИМОСТЬ СВОЙСТВ ПЛЕНОК ПЕНТАОКСИДА ВАНАДИЯ ОТ УСЛОВИЙ СИНТЕЗА
3.1. Структура пленок
3.2. Оптические свойства
3.3. Электрофизические свойства
3.4. Способы восстановления до низших оксидов
4. СВОЙСТВА ЛЕГИРОВАННЫХ ПЛЕНОК ПЕНТАОКСИДА И ДИОКСИДА ВАНАДИЯ
4.1. Структура
4.2. Оптические свойства легированных пленок пентаоксида ванадия
4.3. Электрофизические свойства легированных пленок пентаоксида ванадия
4.4. Электрофизические свойства легированных пленок диоксида ванадия
4.5. Выводы к разделу
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Одним из перспективных направлений электроники является совмещение традиционных полупроводников, широко применяемых в микроэлектронике, с материалами, в которых проявляются такие яркие физические явления, как, например, сверхпроводимость, различные формы спинового упорядочения в магнитных материалах, оптические и фотоэлектрические процессы в оптически активных веществах, мезоскопические явления, переходы металл-изолятор. Исследование таких гибридных структур имеет прикладной аспект, а именно - новые приложения в микро- и оптоэлектронике. С другой стороны, богатые возможности полупроводниковых технологий позволят более детально изучить некоторые из вышеуказанных фундаментальных явлений. Использование новых физических эффектов в электронике привело к развитию таких альтернативных направлений как оптоэлектроника, сверхпроводниковая электроника и квантовая наноэлектроника, которые интенсивно развиваются в последнее время.
Перспективными материалами с этой точки зрения являются оксиды переходных металлов. Переходные металлы, проявляя переменную валентность в соединениях с кислородом, образуют, как правило, целый ряд оксидов, обладающих широким спектром физических свойств. В частности, по типу проводимости эти вещества могут быть как диэлектриками (Та205, МЬ205) или полупроводниками (РеО, Мп02), так и металлами (УО, ТЮ, КиОг) и даже сверхпроводниками.
Неординарные свойства соединений переходных металлов обусловлены спецификой поведения ё-электронов. Малая пространственная протяжённость ё-волновых функций приводит к образованию узких зон, а поведение электронов в узких зонах характеризуется сильными межэлектронными и электрон-фононными корреляциями, т.е. в соединениях ё-элементов характерные энергии взаимодействия электронов с фононами и

1п(аТ)
-30 т 1 1 I---1 1
0 Ю 20 30 ю3/Т К"1
Рис. 1.15. График температурной зависимости а(Т) для пленки ксерогеля У205(С = 0,097) для планарной структуры [66]
Величина электронной составляющей электропроводности стс определяется, главным образом, концентрацией С ионов У4+. В таблице 1.3 приведены значения электропроводности для пленок ксерогеля, полученных методом плавления, для различных значений С [66]. Для данного метода концентрация V4’ зависит от температуры нагрева расплава У205, которая варьировалась от 800 °С до 1300 °С. Величина электропроводности зависит и от метода приготовления геля. Так для геля, полученного при подкислении раствора метаванадата натрия при С = 0,01 од = 0,15 (Ом-см)"1 (для планарной структуры) [60].
Сильное электрон-фононное взаимодействие приводит к тому, что подвижность электронов достаточно низкая. Так, по данным [60] при концентрации носителей п = 1,8-1020 см'3 (С = 0,01) и а - 0,15 (Ом-см)'1 при комнатной температуре подвижность электронов составляет р = 5-10'3 см2/В-с.