Bu eser çekirdek programları ABD deniz araştırma laboratuvarı tarafından desteklenmiştir.

Dikkat: tüm ilgili malzeme güvenlik veri sayfaları (MSDS) kullanmadan önce danışın ve tüm uygun güvenlik uygulamaları ve yordamları izleyin. Atom katman ifade büyüme Vanadyum dioksit ALD reaktör kullanır. ALD büyümesi için kullanılan kara filmin tarih öncesi tetrakis(ethylmethylamido)vanadium(IV) (TEMAV) ve Ozon (Ultra yüksek saflıkta, UHP, % 99.999 oksijen gazı 0.3 slm akışı ve 5 psi basınç yedekleme oluşturulan) ' dir. Buna ek olarak, UHP (% 99.999) azot gazı reaktör odası tasfiye için kullanılır. Sonraki vakum için TAV, UHP oksijen gazı tavlama ve UHP azot sırasında havalandırma için kullanılır. TEMAV yanıcı ve yalnızca uygun mühendislik denetimleriyle kullanılmalıdır. Sıkıştırılmış oksijen gazı bir tehlikedir ve yalnızca uygun mühendislik denetimleriyle kullanılmalıdır. Sıkıştırılmış azot gazı bir tehlikedir ve yalnızca uygun mühendislik denetimleriyle kullanılmalıdır. Tüm gazlar (TEMAV, oksijen, ozon ve azot) uygun mühendislik güvenlik denetimleri kullanarak ALD reaktör bağlanır. Ondan beri onun'temiz ve daha güvenilir daha sonra plastik boru paslanmaz çelik boru ALD reaktöre, ozon jeneratörü bağlanır. Ayrı UHP oksijen ve azot kaynakları yordama başlamadan önce uygun mühendislik güvenlik denetimleri kullanarak odası tavlama vakum bağlanır. Aseton ve 2-propanol tahriş edici ve yalnızca uygun kişisel koruyucu ekipman ve güvenlik prosedürleri ile (Örneğin, eldiven, duman hood, vb) kullanılmalıdır
1. atom katman birikimi Vanadyum dioksit Safir yüzeyler üzerinde
<ol><li>Aşağıdaki gibi bir c-Al2O3 (Safir) substrat temiz: Solvent aseton sonicator 5 min için 40 ° C'de substrat temiz sonra doğrudan (durulama) 2-propanol 40 ° C'de aktarmak ve 5 dk. durulama deiyonize suyla çalışan substrat için solüsyon içeren temizleyicide 2 min için su ve azot gazı ile kuru.</li>
	<li>ALD reaktör odası 150 ° C'de olduğundan emin olun ve azot gazı ile ALD reaktör delik.</li>
	<li>Yük temizlenmiş Safir substrat reaktöre, reaktör kapatın ve için pompa < 17 Pa vakum. Örnek 150 ° C. ulaştığından emin olmak için beklemek en az 300 s</li>
	<li>Akan tarafından ALD odası hazırlamak 20 sccm UHP azot odasına (temel baskı-meli değil aşmak 36 Pa), ve sonra bir döngü bir 15 s temizliği tarafından takip 0,05-s nabzı nerede 15 doymuş döngüsü ozon darbe.</li>
	<li>Vanadyum dioksit büyümeye, TEMAV 0,03 için nabız 30 s temizle, sonra 0.075 için nabız ozon tarafından takip s s 30 s tasfiye tarafından takip. Bu darbe yineleyin ve istenilen büyüme ulaşılana kadar döngüsü tasfiye. Not: Bu işlem yaklaşık 0,7-0,9 büyüme oranı ile doğrusal Å döngüsü başına.</li>
	<li>Örnek ilk ALD reaktör odası UHP azot gazı ile havalandırma tarafından ALD reaktör kaldırın. Örnek oda sıcaklığına kadar soğutmak için metal bir plaka (ısı emici) yerleştirin. ALD reaktörü kapatın ve için pompa < 17 Pa vakum. Örnek şimdi Safir substrat bir amorf Vanadyum oksit film içerir. Dikkat: örnek 150 ° C'ye ısıtılır beri örnek dikkatle, kaldırmak</li>
</ol>2. tavlama
Not: 1. adımda ALD tekniği ile yetiştirilen VO2 filmleri amorf VO2üretmek. Odaklı polikristalin VO2 filmleri oluşturmak için örnekleri özel bir ultra yüksek vakum odası altı-yol çapraz tavlama komplementer. Tavlama odası temiz tutmak için bir yük kilit takın ve örnekleri kaldırmak için oluşturulur. 3" çapı oksijen dayanıklı ısıtıcı bir özel platin tel ısıtıcı oluşur. Bu ısıtıcı örnekleri monte edilir bir oksitlenmiş Inconel kızak ışınımsal ısıtma sağlar. Kızak ısıtıcı iyi ısı transferi örnekleri için yüksek emissivite vardır.
<ol><li>Kızağı yük kilidinin içinde olduğundan emin olun o zaman yük kilit UHP azot gazı ile delik ve yük kilidi açmak. Örnek yük kilidi ve yakın yük kilit odası kızak üzerinde bir yer.</li>
	<li>~0.1 Pa için yük kilit pompa dağınık olması sizin pompa kullanarak. Ardından, turbo pompa ve pompa yük kilit-e doğru geçmek < 10-4 baba. kapı valfi açın ve kızağı tavlama odasına transfer ve tavlama Pompa Oda için < 10-5 baba.</li>
	<li>Akış 1.5 sccm Ultra yüksek saflıkta (UHP, % 99.999) oksijen tavlama odasına. Not: oksijen bir düşük akış hızı sağlamak için 5 sccm kütle akış denetleyicisi üzerinden çalıştırın. Basınç 1 x 10-4 ile 7 x 10-4 PA arasında olmalıdır Örnek 150 ° C. ulaşmadan önce Bu basınç sağlanmalıdır</li>
	<li>Kızak ısı 560 ° c (ölçü Pirometre ve ısıl ile) bir Isıtma kullanarak rampa oranı ~ 20 ° C/dak Hold (300 film Å için) 2 h 560 ° C'de kızak. Not: Kalınlığı bağımlı tavlama tam zamanı. Ampirik veri öneriyor 1 s örnekleri < 250 Å kalın, 2s örnekleri > 250 Å ama < 500 Å kalın, ve örnekleri için 3 h > tavlama 500 Å kalın.</li>
	<li>Kalorifer torna ve kızak (doğru yük kilidi) ısıtıcı derlemesinden kaldırarak örnek gidermek.</li>
	<li>Numune sıcaklığı daha az 150 ° C (Örneğin, kullanım Pirometre numune sıcaklığı ölçmek için yük kilit) hale gelinceye kadar örnek oksijen bir yerde saklayın. Not: Daha iyi örnekleri yanında daha düşük sıcaklıklarda kadar servis sağlanmaktadır. Bir kez örnek < 150 ° C, oksijen akışını açmak ve kapı Vanayı kapat.</li>
	<li>UHP (dergi) azot gazı ile tahliye. Örneği'Kaldır < 50 ° C ve yer örnek üzerinde metal plaka (Oda sıcaklığında soğumaya soğutucu). Kapatın yük kilit boş kızak ve 0,1 için pompa ile dağınık olması sizin pompa kullanarak Pa. Geçiş turbo pompa ve pompa yük kilit için < 10-4 baba.</li>
</ol>3. karakterizasyonu
<ol><li>Raman spektroskopisi ile 532 nm lazer uyarma kaynak kullanarak örnek inceleyin.
	<ol>
<li>Örnek mikroskop yük ve odak haline getirmek. Kamera görüntü yazılımı örnek odak doğrulayın. Lazer güç tarama 4'e ayarlayın mW, pozlama süresi için 0.125 s, in sayısı tarar 10 ve önizleme boyutu 40 µm için.</li>
		<li>Spektrum Raman spektrumu gözlemlemek için Live'ı tıklatın. Odak, lazer gücü, çekim hızı ve taramaları sayısı sinyal gürültü oranı en üst düzeye çıkarmak için en iyi duruma getirme. Spektrum verileri kaydetmek için tıklatın. OMNIC açık spektrumunda. Tepeler tanımlamak için "Bul Pks" düğmesini tıklatın. Crystallinity, faz (VO2 vs VO, V2O3, V2O5, vb.) ve zorlanma veri vanadyum oksitler12,13başvurmak için karşılaştırma doruklarına tarafından belirler. Not: Dar doruklarına kaliteli kristal göstermek, Raman Fonon modları 193, 222 ve 612 cm-1 in sağlamlaştırma ve/veya yumuşatma 389 cm-1 modunda iken VO2 kristal çekme yük göstergeleri vardır.</li>
	</ol></li>
	<li>Yönlendirme, crystallinity ve aşama x-ışını kırınım (XRD) belirlemek. Not: Kristal yapı, özellikle kristal yapısı ve yönlendirmesini doğası XRD spectra Peaks'e görünümünü gösterir. XRD veri tepe 2Θ açı VO2farklı uçaklar için inorganik kristal yapısı veritabanı (ICSD) kartları eşleştirerek VO2 yönünü belirler. Aşama veri doruklarına kartları farklı Vanadyum oksit aşamalarının eşleştirerek belirlemek. Bu çalışmada standart veritabanı için deneysel zirvesinin el ile karşılaştırma gerçekleştirildi. Bir tek VO2 pik 39.9 derece VO2 kristal kalite doğrular ve monoclinic (020) yönünü gösterir.</li>
	<li>X-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) tarafından stoichiometry ve kirlilik düzeylerini belirlemek
	<ol>
<li>Örnek örnek tutucu üzerine yükleyin. Açık bilgisayar yazılımı ve havalandırma yük kilitle'yi tıklatın. Örnek sahibi yük kilit yerleştirin ve pompa aşağı'yı tıklatın. Basınç kadar bekleyin < 4 x 10-5 PA örnek sahibi odanın içine taşımak için transfer düğmesini tıklatın. Odası basıncı olduğundan < 7 x 10-6 baba.</li>
		<li>Ölçüm parametreleri deney ağaç girdi. 400 µm nokta boyutu ile x-ışını topundan ve sel topundan açın. Anket ölçüm için bir nokta ekleyin ve sonra yüksek çözünürlüklü taramaları öncü öğelerinin (C ve N) için puan (V ve O) yanı sıra film öğeleri ekleyin. Her ölçüm için pass enerji (anket için 200 eV ve yüksek çözünürlüklü taramaları için 20 eV) ve numarasını inceden inceye gözden geçirmek (2 veya daha fazla anket ve yüksek çözünürlük için 15 için) ekleyin.</li>
		<li>İnce artı nokta ölçüm için örnek istediğiniz konuma yerleştirin. ' I tıklatın ve deneme ağacı başlığı vurgulayın ve sonra deneysel tüm ölçüm taramaları yürütmek için "Çalıştır" menü çubuğunda'i tıklatın.</li>
		<li>Tanımlamak ve film öğeleri çözümlemek için anket kimliği yordamını yürütün. Elle tepe tepe uygun düğmeleri tarafından takip bağ yüksek çözünürlüklü veri taramaları analiz Ekle seçin. Stoichiometry entegre en yüksek yoğunluklarda XPS el kitabı14göre oranını alarak belirler.</li>
		<li>Ne zaman tamamlanmak, kapatma silahları, sonra taşımak için transfer düğmesini tıklatın Yük kilit örnek yuvasına. Örnek yük kilidi, havalandırma yük kilitle'yi tıklatın ve örnek kaldırma. Not: Bu anket, böylece yabancı maddelerin belirlenmesi tüm elemanların varlığı tanımlar. XPS doruklarına belirli bağlama enerjileri, vanadyum oksitler valences Şekil 1' de gösterildiği gibi göstermek. Örneğin, iki temsilcisi XPS ölçüm olarak yatırılır örnek aşındırma bir küme iyon silahla profil oluşturma derinlik elde edilen bu sonuçlar gösterir. XPS ölçüm yüzeyi bir tepe (filmin toplu) olarak kazınmış örnek XPS ölçümü bir tepe ~ 516 eV VO2varlığını gösteren gösterirken V2O5, varlığını gösteren ~ 518 eV gösterir. Tam-genişlik-,-yarım-max Vanadyum (diğer bir deyişle, faz saflık) filmlerinde bağ tekdüzelik gösterir. Buna ek olarak, diğer enerji doruklarına etkinleştirir tanımlaması analizini kirlenmektedir (> % 1).</li>
	</ol></li>
	<li>Morfoloji atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanarak belirleyin
	<ol>
<li>Bilgisayar ve AFM elektronik açınız. Nanoscope programını başlatmak ve dokunarak modunu seçin, sonra deney seçin yükleyin. Sahne alanı başlatılamıyor.</li>
		<li>Deneysel sipariş ekranın sol tarafında izleyin ve Kurulum menüsünde'ı tıklatın. Odak odak optik denetimlere konsol üzerinde kullanın. Sonda üzerinde lazer lazer konumunu en iyi duruma getirme tıklatarak hizalayın. Autoalign dedektörü düğmesini tıklatıp Autotune prensibine göre'yi tıklatın.</li>
		<li>Yük örnek ve vakum açmak.</li>
		<li>Kayıt Bul düğmesini tıklatıp izleme topu başının altına örnek eklemenizi sağlar. İpucu yansıma tıklatın ve kadar ucu odakta odak düğmesini tutarken izleme topu, kullanarak örnek yüzey kafasına indir. Örnek düğmesini tıklatın ve AFM hood kapatın.</li>
		<li>Onay parametresi menüsünü tıklatın. Tarama boyutu olduğundan emin olun < 1 µm ve 512 örnekler/satır kümesi. Meşgul menü düğmesini tıklatın. Bekle 20 s.</li>
		<li>3 µm ve inceden inceye gözden geçirmek hız 3,92 Hz., bırakın görüntüsünün, gerekirse, parametreleri değiştirerek en iyi duruma getirmek için tarama boyutu ayarlama: sürücü genlik, genlik ayar noktası, integral ve orantılı kazançlar.</li>
		<li>İstenen görüntü yakalama düğmesi tarafından takip çerçeve aşağı düğmesini tıklatarak yakalamak. Tarama geri düğmesini tıklatın.</li>
		<li>İstenen görüntü analiz yazılımı içinde açmak için çift tıklatın. Morfoloji belirlemek için Flatten düğmesini tıklatın ve sonra tıklatın yürütmek. İstatistiksel parametreleri pürüzlülük yüzey pürüzlülüğü hesaplamak ve parçacık derinliğini histogramı hesaplamak ve tane boyutu demek için çözümlemesi'ni tıklatarak ayıklayın.</li>
		<li>Gidin menüsünü tıklayın ve örnek yükleme konumu tıklatın. Vakum açmak ve örnek kaldırma. Not: örnek için örnek üzerinden tutarlılık için aynı AFM tarama parametreleri tutun.</li>
	</ol></li>
	<li>Optik geçirgenliği ve yansıma belirler.
	<ol>
<li>Ayarlanabilir bir optik kaynak kullanın ve optik geçirgenliği ve yansıma (veya yakınındaki) yakın kızılötesi bölgesi normal insidansı ölçün. Örnek için % 100 geçirgenliği ve % 100 yansıma yakınındaki için altın bir yansıtmayla olmadan sistemi kalibre.</li>
		<li>Sıcaklık kontrollü sahne alanı'na yük VO2 örnek. Örnek istenilen sıcaklıkta stabilize. Geçirgenliği ve yansıma istenen spektral Aralık boyunca, örneğin, yakın kızılötesi bölgesi ölçmek. Not: en iyi sonuçlar için sıcaklık olmalıdır en az 20 ° C üstünde ve altında VO2 (genellikle, 68 ° C) geçiş sıcaklığını çeşitli.</li>
	</ol></li>
</ol>4. optik sabitleri (sabit ve kırılma indisi) modelleme
<ol><li>Karmaşık dielektrik geçirgenlik, ε, foton enerji, E, aşağıdaki denklemi kullanarak bir fonksiyonu olarak model ( ε∞ n osilatörler toplamı tarafından takip yüksek frekans geçirgenlik nerede nerede n osilatör genlik, En osilatör enerji ve Bn osilatör sönümleme değil): <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57103/57103eq1.jpg"> Not: Özel Matlab programların analiz ve veri modellenmiş.</li>
	<li>4.1. adımda Safir substrat için bilinen parametreleri girin ve bunlar dielektrik geçirgenlik optik dalga boyu bir fonksiyonu olarak hesaplamak için kullanın. Kırılma indeksi hesaplamak (n = √ε), ve kırılma indisi kullanarak hesaplama yansıma ve substrat geçirgenliği.</li>
	<li>Adım 4.2 ölçülen verileriyle karşılaştırılması ve sonra hata ölçülen ve hesaplanan sonuçları arasında böylece azaltmak için adım 4.2 giriş parametrelerini güncelleştirmek için (örneğin, Nelder Mead15) bir optimizasyon tekniği kullanırım Safir substrat parametrelerini optimize.</li>
	<li>VO2 adım 4.1 denklemde'parametrelerini tahmin etmek ve bunlar dielektrik geçirgenlik hesaplamak için kullanın. Kırılma indeksi hesaplamak (n = √ε) ve bu, girişleri için transfer16 VO2 kalınlığı, yüzey kalınlığı, kırılma indisi (Kimden adım 4,3), optik dalga boyu, optik polarizasyon ve açı of insidans ile birlikte kullanın yansıma ve geçirgenliği VO2 kaplı yüzey elde edilir. VO2 giriş parametrelerini güncelleştirmek ve böylece parametreleri VO2için en iyi duruma getirme ölçülen ve hesaplanan sonuçları arasında hata azaltmak için (örneğin, Nelder Mead15) bir optimizasyon tekniği kullanırım.</li>
	<li>4.2-4.4 Vanadyum dioksit (30-90 ° C sıcaklıklara) yalıtım ve metalik Devletleri kapsayan çeşitli sıcaklıklarda adımları gerçekleştirin. Kırılma indisi VO2 sıcaklık bağımlılığının aşağıdaki gibi model: <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57103/57103eq3.jpg"> nerede εVO2(T) sıcaklık, fonksiyonudur: kırılma indisi VO2 εins ve εmetal ısı yalıtım ve metalik aşamaları ve f(T) dielektrik geçirgenlik yalıtım ve metalik optik özellikleri dağıtımını yöneten bir sıcaklık bağlı işlev. Yalıtım ve metalik devlet tarafından verilen etkili-orta yaklaşımları17,18,19, benzer arasında geçiş yönetmek için f(T) için Fermi-Dirac-gibi işlevini kullanın: <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57103/57103eq4.jpg"> Tt geçiş sıcaklığı nerede ve W geçiş genişliğini denetler.</li>
	<li>Böylece geçiş sıcaklığı ve genişliğini en iyi duruma getirme ölçülen ve hesaplanan sonuçları arasında hata azaltmak f(T) denklemi parametrelerinde (W ve Tt) güncelleştirmek için bir optimizasyon tekniği kullanırım. Dielektrik geçirgenlik ve kırılma indisi VO2için sıcaklık ve dalga boyu bağımlı modeli sonuçlanır.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Park, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+a+solid-state+triple+point+at+the+metal-insulator+transition+in+VO2.">Measurement of a solid-state triple point at the metal-insulator transition in VO2.</a> Nature. 500 (7463), 431-434 (2013).</li><li>Yang, Z., Ko, C., Ramanathan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxide+Electronics+Utilizing+Ultrafast+Metal-Insulator+Transitions.">Oxide Electronics Utilizing Ultrafast Metal-Insulator Transitions.</a> Annu. Rev. Mater. Res. 41 (1), 337-367 (2011).</li><li>Tan, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unraveling+Metal-insulator+Transition+Mechanism+of+VO2+Triggered+by+Tungsten+Doping.">Unraveling Metal-insulator Transition Mechanism of VO2 Triggered by Tungsten Doping.</a> Sci. Rep. 2, 466 (2012).</li><li>Verleur, H. W., Barker, A. S., Berglund, C. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+Properties+of+VO2+between+0.25+and+5+eV.">Optical Properties of VO2 between 0.25 and 5 eV.</a> Phys. Rev. 172 (3), 788-798 (1968).</li><li>Kiria, P., Hyett, G., Binions, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid+State+Thermochromic+Materials.">Solid State Thermochromic Materials.</a> Adv. Mater. Lett. 1 (2), 86-105 (2010).</li><li>Konovalova, O. P., Sidorov, A. I., Shaganov, I. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interference+systems+of+controllable+mirrors+based+on+vanadium+dioxide+for+the+spectral+range+06-106+micrometer.">Interference systems of controllable mirrors based on vanadium dioxide for the spectral range 06-106 micrometer.</a> J. Opt. Technol. 66 (5), 391 (1999).</li><li>Premkumar, P. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+Study+and+Characterization+of+VO2+Thin+Films+Synthesized+by+ALD+Using+TEMAV+and+O3+Precursors.">Process Study and Characterization of VO2 Thin Films Synthesized by ALD Using TEMAV and O3 Precursors.</a> ECS J. Solid State Sci. Technol. 1 (4), P169-P174 (2012).</li><li>Rampelberg, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Crystallization+and+semiconductor-metal+switching+behavior+of+thin+VO2+layers+grown+by+atomic+layer+deposition.">Crystallization and semiconductor-metal switching behavior of thin VO2 layers grown by atomic layer deposition.</a> Thin Solid Films. 550, 59-64 (2014).</li><li>Peter, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-Insulator+Transition+in+ALD+VO2++Ultrathin+Films+and+Nanoparticles:+Morphological+Control.">Metal-Insulator Transition in ALD VO2 Ultrathin Films and Nanoparticles: Morphological Control.</a> Adv. Funct. Mater. 25 (5), 679-686 (2015).</li><li>Rampelberg, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film synthesis of VO2 and VN by gas-solid reactions and atomic layer deposition. , (2016).</li><li>Kats, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vanadium+Dioxide+as+a+Natural+Disordered+Metamaterial:+Perfect+Thermal+Emission+and+Large+Broadband+Negative+Differential+Thermal+Emittance.">Vanadium Dioxide as a Natural Disordered Metamaterial: Perfect Thermal Emission and Large Broadband Negative Differential Thermal Emittance.</a> Phys. Rev. X. 3 (4), 041004 (2013).</li><li>Atkin, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strain+and+temperature+dependence+of+the+insulating+phases+of+VO2+near+the+metal-insulator+transition.">Strain and temperature dependence of the insulating phases of VO2 near the metal-insulator transition.</a> Phys. Rev. B. 85 (2), 020101 (2012).</li><li>Petrov, G. I., Yakovlev, V. V., Squier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Raman+microscopy+analysis+of+phase+transformation+mechanisms+in+vanadium+dioxide.">Raman microscopy analysis of phase transformation mechanisms in vanadium dioxide.</a> Appl. Phys. Lett. 81 (6), 1023-1025 (2002).</li><li>Moulder, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy: A Reference Book of Standard Spectra for Identification and Interpretation of XPS Data. , (1992).</li><li>Nelder, J. A., Mead, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Simplex+Method+for+Function+Minimization.">A Simplex Method for Function Minimization.</a> Comput. J. 7 (4), 308-313 (1965).</li><li>Born, M., Wolf, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Principles of Optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. , (1999).</li><li>Choi, H. S., Ahn, J. S., Jung, J. H., Noh, T. W., Kim, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mid-infrared+properties+of+a+VO2+film+near+the+metal-insulator+transition.">Mid-infrared properties of a VO2 film near the metal-insulator transition.</a> Phys. Rev. B. 54 (7), 4621-4628 (1996).</li><li>Jepsen, P. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-insulator+phase+transition+in+a+VO2+thin+film+observed+with+terahertz+spectroscopy.">Metal-insulator phase transition in a VO2 thin film observed with terahertz spectroscopy.</a> Phys. Rev. B. 74 (20), 205103 (2006).</li><li>Rozen, J., Lopez, R., Haglund, R. F., Feldman, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+current+percolation+in+nanocrystalline+vanadiumdioxide+films.">Two-dimensional current percolation in nanocrystalline vanadiumdioxide films.</a> Appl. Phys. Lett. 88 (8), 081902 (2006).</li><li>Tazawa, M., Jin, P., Tanemura, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+constants+of+V1-xWxO2+films.">Optical constants of V1-xWxO2 films.</a> Appl. Opt. 37 (10), 1858-1861 (1998).</li><li>. Micro- and Nano-scale Optoelectronic Devices Using Vanadium Dioxide Available from: <a target="_blank" href="https://tspace.library.utoronto.ca/handle/1807/68313">https://tspace.library.utoronto.ca/handle/1807/68313</a> (2014)</li><li>Briggs, R. M., Pryce, I. M., Atwater, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+silicon+photonic+waveguide+modulator+based+on+the+vanadium+dioxide+metal-insulator+phase+transition.">Compact silicon photonic waveguide modulator based on the vanadium dioxide metal-insulator phase transition.</a> Opt. Express. 18 (11), 11192-11201 (2010).</li><li>Dicken, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+tunable+near-infrared+metamaterials+based+on+VO2+phase+transition.">Frequency tunable near-infrared metamaterials based on VO2 phase transition.</a> Opt. Express. 17 (20), 18330 (2009).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Burada açıklanan büyüme yöntemleri ile ilgili tekdüzelik, kimya, yapısı ve morfoloji tekrarlanabilir sonuçlar sağlar. Vanadyum habercisi yatırılır ALD filmlerin doğru stoichiometry üretimi için önemlidir. Bu belirli habercisi 4 Vanadyum değerlik devlet, diğer daha yaygın + 5 valans devlet teşvik literatürde listelenen birçok aksine teşvik etmektedir. Buna ek olarak, bu belirli habercisi oldukça düşük bir buhar basıncı vardır ve verilen koşullar altında doyurmak için yeterli bir doz sağlamak için Isıtma gerektirir. Yaklaşık 175 ° C aşağılamak bu öncü başlatılmasından bu yana, bu her iki öncül ve ALD büyüme ısıtılması için bir üst sıcaklık sınırını ayarlar. Doğru stoichiometry ulaşmak için başka bir kritik dozaj sırasında ozon konsantrasyonu (burada ~ 125 mg/L) yönüdür. Sık sık belirli koşullar altında bir jeneratör tarafından üretilen ozon konsantrasyonu düşürür veya zaman içinde sürükleniyor. Bu durumda, ozon darbe ve tasfiye süreleri stoichiometry, morfoloji, korumak ve tekdüzelik gofret ayarlanması gerekecektir. Ne burada açıklanan ön arıtma in-situ ozon içeren ALD VO2 c-uçak Safir yüzeylerde üzerinde büyümeye nasıl olduğunu. Büyüme Temizleme ve çekirdekleşme önce belgili tanımlık substrate bağımlı adımlardır; Ancak, işlemi açıklanmıştır burada inşaat için en yüzeylerde (inert, oksit, metaller, vb.) En iyi fesih temizlik ve VO2 büyüme için hazırlık belirlemek için bir reaktivite türler fesih ve vanadyum habercisi arasında substrat herhangi bir yerel oksit en aza indirerek düşünmelisiniz. Son olarak, bu işlem yüksek en-boy oranı yüzeylerde (kadar ~ 100) üzerinde göstermiştir ancak aşırı durumlarda, bir bir pozlama veya conformality daha da geliştirmek için statik ALD Yöntem düşünmelisiniz.
Yeteneği yüksek kalitesi, kristal ALD VO2 film elde etmek için oldukça sonrası ifade tavlama parametreleri üzerinde bağlıdır. Basınç, oksijen özellikle kısmi basınç en kritik yönüdür. Yüksek oksijen faceting ve tahıl büyüme, sonunda nanowire oluşumu, neden müşteri adayına baskıları yanı sıra V2O5 aşamada oluşur. Oksijen basıncı çok düşük ise, oksijen V2O3 aşamasında ortaya çıkan Filmler dışında komplementer olan. Böylece, doğru faz korumak ve film pürüzlülük en aza indirmek için oksijen basıncı 7 x 10-4 PA için 1 x 10-4 aralığında sağlanmalıdır Benzer şekilde, sıcaklık her ikisi de için film kristalize stoichiometry koruyup film pürüzlendirme en aza indirmek mümkün önemlidir. VO2 film sıcaklığını ölçmek zor olsa da, ampirik bulgular kristalizasyon sahne sıcaklıklar 500 ° C'nin büyük gerektirir öneririz Daha yüksek sıcaklıklarda, doğru stoichiometry ve faz korumak ve iğne deliği bedava filmler üretmek zordur. Aynı zamanda bir ticaret-off olduğu zaman, özellikle yüksek sıcaklık sıcaklık ve anneal arasında anneal süresini azaltabilirsiniz. Ayrıca, anneal süresi doğrudan film kalınlığı bağlıdır. Daha kalın filmleri en fazla kristalizasyon elde etmek için daha uzun zaman gerektirir. Böylece, oksijen basınç, sıcaklık tavlama ve açıklandığı zaman tavlama yöntemleri yukarıda en büyük değişiklik, neredeyse ideal geçiş sıcaklığında optik özellikleri'nde sergi kaliteli VO2 filmler üretmek için optimize. Son olarak, ramping ve oranları sırasında oksijen soğutma tavlama pürüzlülük ve morfoloji; bir etkiye sahip yavaş Bunlar, yumuşak filmler.
ALD ifade ve sonraki VO2 üretir odaklı polikristalin filmleri geniş bir alanı bütünlüğü ile TAV. ALD üç boyutlu nano türleri morfoloji, neredeyse herhangi bir yüzey üzerinde Açıkorur yetişkin filmleri sunar. Bu roman uygulamaları VO2 entegrasyon sağlar ve özellikle de optik cihazlar için uygun.
Büyüme ve optik ölçümler aşağıdaki her iki geçirgenliği için verileri için iyi bir uyum sağlayan bir modeli oluşturulur ve yansıma VO2 metalik ve yalıtım aşama yakın kızılötesi spektral bölgede (R2 0,96-0,99 =). Kızılötesi ısı yalıtım faz yansıma bu model oluştururken en zorlu bir süreçtir. Ek osilatör hüküm eklenmiştir, ancak bu modeli karmaşıklığı artış, sadece marjinal bu bölgede uygun geliştirmek. Bu modelde, bir ortak optik Lorentz osilatörler süperpozisyon olduğunu belirtmek gerekir model ve mutlaka belirli elektronik geçiş karşılık gelmez. Başlangıçta, modelleri Drude terim, ancak, Windows terim aslında elendi Drude matematiksel optimizasyon sonra dahil. Bu nedenle, çeşitli minimizasyonu teknikler incelenmiş. Ancak, bu farklı teknikler Drude dönem dahil değil benzer çözümler yakınsadı. ALD VO2 Drude vadede yokluğu nedeniyle bir dizi faktöre, 1) katkılı yarıiletken-benzeri direnci gibi veya enerjileri ve/veya büyük çarpışma hızı (Sönüm terim), metalik anlaşarak düşürmek için 2) bir plazma frekans kayması olabilir Bu filmlerin özellikleri.
Yalıtım aşamasında, T < 60 ° C, geçirgenlik ve kırılma indisi ALD VO2 kabul de diğer üretim yöntemleri ile (sputter4,20,21 ve geniş puls Lazer biriktirme22 23). Metalik devlet, T > 70 ° C, bu ALD filmler sergi diğer yöntemlerle fabrikasyon VO2 ' den daha düşük kaybı. Biraz farklı değerleri sabit ve kırılma indisi VO2farklı imalat yöntemleri üretmek iken unutmayın ki, bütün filmler benzer eğilimleri göstermek.
Bu kağıt optik geçirgenlik ve kırılma indisi sıcaklık ve dalga boyu bağımlılığı modelinde de deneysel olarak ölçülen verileri ile kabul eder. Bu modelin yeteneği ölçülen optik veri için uygun kaliteli üretmek için faz bir yalıtkan bir metal değiştikçe güvenilir VO2 optik özelliklerini tahmin edebilirsiniz gösterir. Bu modelleri kullanarak, VO2 optik özelliklerini tahmin edilebileceği gibi sıcaklık, kalınlık ve statik ve dinamik ulaşmalarında optik sistemleri tasarlamak için dalga boyu tarafından ayarlanabilir. Bu modeller tasarım ve optik sistemlerin filmin kalınlığı yanı sıra sıcaklık değiştirerek pasif ve aktif sistemlerinde VO2 kullanarak etkinleştirin.

Vanadyum dioksit 68 ° C. yakınındaki bir kristal faz geçiş geçer Bu monoclinic bir yapısal kristal değişim için tetragonal üretir. Bu geçiş kökeni tartışmalı ancak son araştırma bu geçiş2,3,4 üretmek süreçleri bir anlayış geliştirmek Yardım1, kalır. Kökeni ne olursa olsun, faz geçiş VO2 (ışık iletim yapar) bir yalıtkan optik özelliklerini oda sıcaklığında (yansıtan ve ışık emici) bir daha metalik malzeme yukarıdaki geçiş sıcaklığı2 değiştirir .
VO2 geçmişte imal için kullanılan çeşitli Yöntemler (Fışkırtması, fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme, moleküler demet epitaxy, çözüm, vs.) 5. VO2 özellikleri büyük ölçüde önemli değişkenlik farklı büyüme teknikleri arasında ve sonraki üretilen6, tavlama filmleri imal için kullanılan ve değişen crystallinity ve film teknolojisi bağlıdır özellikleri. Bu eser filmleri yetiştirilen yatırılır atom katman (ALD) optik özelliklerini inceler, ancak, yaklaşım VO2 filmler her türlü modelleme için geçerlidir.
Son zamanlarda, gruplar VO2 optik yüzeyler üzerine ince filmler dahil ederek optik aygıtlar yapılandırırlar. Bir hızla büyüyen yeni biriktirme yöntemi olarak ALD bu optik cihazların imalatı size yardımcı olabilir ve geniş alanlara tekdüzelik, angstrom düzey kalınlığı kontrol ve Açıkorur film kapsama7 gibi alternatif teknikleri üzerinde çeşitli avantajları vardır ,8,9. ALD kendini sınırlayan bir katman katman ifade yaklaşım, çok çeşitli yüzey malzemeleri imalat gerektiren uygulamalar için tercih edilen tekniktir (Örn., türdeş olmayan tümleştirme için), veya 3D Açıkorur kaplama yapılar10 . Son olarak, 3D yapılar ALD sürecinin Açıkorur kaplama optik uygulamalarda özellikle yararlıdır.
ALD filmler üzerinde çift yan-cilalı, yetiştirilmiştir bu kağıt, ultrathin, amorf olarak deneyler için c-uçak Safir yüzeylerde, sıcaklıklar düşük ve yüksek kaliteli kristal filmler üretmek için bir oksijen ortamda komplementer. Deneysel ölçümler kullanılarak, bir model sıcaklık ve dalga boyu bağımlı optik değişiklikler bir akort kırılma indisi malzeme11olarak kullanılmasını etkinleştirmek için VO2 için oluşturulur.

<table><tbody><tr><td>c-Al2O3</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>UHP Oxygen</td><td>Air Products</td><td></td><td></td></tr><tr><td>UHP Nitrogen</td><td>Air Products</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Tetrakis (ethylmethylamido)vanadium(IV) (TEMAV)</td><td>Air Liquide</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</td><td>Fischer Scientific</td><td>A18-4</td><td></td></tr><tr><td>2-propanol</td><td>Fischer Scientific</td><td>A416P-4</td><td></td></tr><tr><td>Savannah S200-G2</td><td>Veeco - CNT</td><td>Savannah S200-G2</td><td></td></tr><tr><td>ozone generator</td><td>Veeco - CNT</td><td>ozone generator</td><td></td></tr><tr><td>Platinum wire heater</td><td>HeatWave Labs</td><td>custom</td><td></td></tr></tbody></table>

atomic layer deposition of vanadium dioxide and a temperature-dependent optical model

Vanadyum dioksit 68 ° C. değiştirmek tersinir bir metal-yalıtkan aşaması bir malzemedir Geniş yüzeylerde, çeşitli VO2 gofret ölçekli homojenlik ve kalınlıkta angstrom seviye kontrolü ile büyümeye, atom katman yükünün yöntemi seçilmiştir. Bu ALD işlemi yüksek kaliteli, düşük sıcaklık (≤150 ° C) büyüme VO2ultrathin filmlerin (100-1000 Å) sağlar. Bu gösteri için VO2 filmleri Safir yüzeylerde yetiştirilmiştir. Bu düşük sıcaklık büyüme teknik çoğunlukla amorf VO2 filmler üretir. Bir sonraki tavlama 7 x 10-4 baskısı ile bir ultra yüksek vakum odasında odaklı, Pa polikristalin VO2 filmleri Ultra yüksek saflıkta (% 99.999) oksijen üretti. Crystallinity, faz ve VO2 suşu Raman spektroskopisi ve x-ışını kırınım, tarafından stoichiometry ve kirlilik seviyeleri x-ışını photoelectron spektroskopisi tarafından tespit edildi ve sonunda morfolojisi tarafından tespit edildi belirlendi Atomik kuvvet mikroskobu. Bu veriler yüksek kaliteli filmlerin bu tekniği ile yetiştirilen göstermektedir. Bir model veri VO2 için onun metalik ve yalıtım aşamalarında yakın kızılötesi spektral bölgede uygun için oluşturuldu. Geçirgenlik ve kırılma indisi ALD VO2 de diğer üretim yöntemleri ile yalıtım aşamasında kabul etti ama metalik durumuna bir farklılık göstermiştir. Son olarak, filmlerin optik özellikleri analiz VO2 tunable kırılma indisi malzemesi olarak geliştirmek için karmaşık optik kırılma indisi dalga boyu ve sıcaklık bağımlı modelinin oluşturulmasını etkinleştirmiştir.

Vanadyum oksit yetiştirilen ALD kalitesini tanımlamak için x-ışını photoelectron spektroskopisi (XPS) olarak yatırılır, öncelikle amorf VO2 Filmler (Şekil 1) gerçekleştirilen yanı sıra komplementer kristalimsi VO2 filmleri (gösterilmez). X-ışını kırınım (XRD) tavlanmış VO2 filmleri (Şekil 2) üzerinde gerçekleştirildi. Ayrıca, filmin içinde Kimya dikey profil ölçmek amacıyla, derinlik profil oluşturma Tercihli gravür ba * / anyon türlerin en aza indirmek için bir küme İyon kaynağı ile gerçekleştirildi. İki temsilcisi izleri ' resim 1, bir yüzeyi ve bir toplu olarak gösterilir. Sonraki XPS ölçümleri ve derinlik profile üst 1 nm yatırılır filmin VO2 aşırı çevre (adventif) oksijen ve karbon nedeniyle, ancak daha düşük basınçlı oksijen tavlama yordamda kontrol sonra olmadığını göstermek bile yüzey VO2' ye stabilize. X-ışını kırınım ölçümleri Cu K-Alfa x-ışını enerji kaynağı ve gösterisinde Şekil 2, 39.9˚ tek bir VO2 zirve yapıldı. Bu zirveye imza ALD yetiştirilen VO2 kalitesini doğrular yanı sıra (020) kristal yönlendirme Safir substrat 's ile hizalar zirve.
Crystallinity, faz ve zorlanma analiz etmek, Raman spektroskopisi uyarma için 532 nm lazer kullanılarak gerçekleştirildi. Şekil 3 VO2 film Raman spektrumu gösterir ve kaliteli kristal gösteren dar doruklarına gösterir. Ayrıca, artan enerji Vanadyum-vanadiyum düşük frekans phonons (193 ve 222 cm-1) ve 612 cm-1 modunda yanı sıra 389 cm-1 modu azalmış enerji bu filmleri12gerilme zorlanma önermek, 13.
Morfolojisi atomik kuvvet mikroskobu (AFM) tarafından gözlenmiştir. Şekil 4 gösterir kristal tahıl boyutları 20-40 nm ve 1.4 kök ortalama kare (RMS) pürüzlülüğü sırasına nm Filmler (Şekil 4A) yatırılır ve 2.6 bir RMS pürüzlülüğü nm tavlanmış Filmler (Şekil 4B) için.
Optik geçirgenliği ve yansıma veri tarama monokromatör ve kapsama alanı içinde görünür ve kızılötesi bölgesi yakınında bir photodetector ile beyaz bir ışık kaynağı kullanarak elde edilmiştir. Bir metal bir yalıtkan geçişleri gibi Şekil 5 61 ° C. geçiş sıcaklığını gösteren filmin sıcaklık bağımlılık gösterir Metal yalıtkan geçişleri gibi deneysel veri çözümleme sıcaklık ve dalga boyu bağımlı sabit VO2 modelleme etkinleştirir. Şekil 5 nasıl modeli doğru bir şekilde optik davranış parametreleri Tablo 1' de kullanırken öngörür gösterir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig1.jpg"> Resim 1: Temsilcisi XPS ölçümleri 35-nm kalın VO2 c-Al2O3. XPS gösterir film toplu VO2 yüzey süre kirlenmektedir içeren C ve O, daha V2O5doğru kaymıştır. Stoichiometry VO2öneriyor. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig2v3.jpg"> Resim 2: XRD ölçümleri 35-nm kalın VO2 c-Al2O3. Bu XRD ölçüm bağımsız olarak crystal kalite doğrular ve monoclinic (020) yönlendirme temel Safir tepe ile uyumlu 39.9˚ adlı tek bir VO2 pik gösterir. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig2v3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig3.jpg"> Şekil 3: Raman spectra VO2 c-Al2O3. Bu Raman spektrumu kristal kaliteli gösteren dar tepeler vardır ve hafif bir çekme yük gösterir. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig4.jpg"> Şekil 4: Morfoloji VO2 c-Al2O3. AFM resimleri göster üniforma, sürekli film tahıl boyutları 20-40 nm ve RMS roughnesses (A) 1.4 sırasına ile film olarak yetiştirilen ve (B) 2.6 nm nm tavlanmış film için. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57103/57103fig5.jpg"> Şekil 5: Yakın kızılötesi optik geçirgenliği ve yansıma 35-nm kalın VO2 c-Al2O3. Optik geçirgenliği düşük sıcaklık bağımlı davranışını ve yansıma Vanadyum dioksit film vardır 40, 60, 70 ve 90 ° c de göstermek Düz çizgiler üzerinden iki boyutlu ısı - tahmini değerleri komplo açık dairelerden ölçülen geçirgenliği, yansıma ve çeşitli sıcaklıklarda Safir yapısı üzerinde VO2 hesaplanan absorptance vardır ve VO2dalga boyu bağımlı modeli. <a href="/files/ftp_upload/57103/57103fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Ε∞</td>
			<td></td>
			<td>OSC. 1</td>
			<td>OSC. 2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Yalıtkan</td>
			<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3"></td>
			<td rowspan="3">3.4</td>
			<td>En
</td>
			<td>3.8</td>
			<td>1.2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Birn
</td>
			<td>33</td>
			<td>2.1</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bn
</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Metal</td>
			<td colspan="4"></td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="3"></td>
			<td rowspan="3">4.5</td>
			<td>En
</td>
			<td>3.2</td>
			<td>0,6</td>
		</tr>
<tr>
<td>Birn
</td>
			<td>13</td>
			<td>5.3</td>
		</tr>
<tr>
<td>Bn
</td>
			<td>1.1</td>
			<td>1</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: temsili modeli Parametreler için VO 2 . Bu parametreler sabit VO2 , metalik ve yalıtım aşamalı olarak tahmin etmek için bir osilatör modelinde kullanılan temsilcisi vardır.

Watch this Scientific Journal Video about Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model at JoVE.com

Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Vanadyum dioksit (VO2) ince filmler (100-1000 Å) Safir yüzeyler üzerinde atom katman ifade (ALD) tarafından oluşturuldu. Bunu, VO2metal-yalıtkan geçiş optik özellikleri ile karakterize. Ölçülen optik özellikleri, VO2tunable kırılma indisini tanımlamak için bir modeli oluşturuldu.

Atom katman birikimi Vanadyum dioksit ve sıcaklık-bağımlı optik manken

Vanadium dioxide is a material that has a reversible metal-insulator phase change near 68 &#176;C. To grow VO2 on a wide variety of substrates, with ...

atomic-layer-deposition-vanadium-dioxide-temperature-dependent

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

11.8K Görüntüleme.  Naval Research Laboratory. Vanadyum dioksit (VO2) ince filmler (100-1000 Å) Safir yüzeyler üzerinde atom katman ifade (ALD) tarafından oluşturuldu. Bunu, VO2metal-yalıtkan geçiş optik özellikleri ile karakterize. Ölçülen optik özellikleri, VO2tunable kırılma indisini tanımlamak için bir modeli oluşturuldu.

Video: Atomic Layer Deposition of Vanadium Dioxide and a Temperature-dependent Optical Model

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in traditional materials, including low cost and mechanical flexibility. In a similar vein, it would be advantageous to expand the use of organics into high frequency electronics and spin-based electronics. This work presents a synthetic process for the growth of thin films of the room temperature organic ferrimagnet, vanadium tetracyanoethylene (V[TCNE]x, x~2) by low temperature chemical vapor deposition (CVD). The thin film is grown at &#60;60 &#176;C, and can accommodate a wide variety of substrates including, but not limited to, silicon, glass, Teflon and flexible substrates. The conformal deposition is conducive to pre-patterned and three-dimensional structures as well. Additionally this technique can yield films with thicknesses ranging from 30 nm to several microns. Recent progress in optimization of film growth creates a film whose qualities, such as higher Curie temperature (600 K), improved magnetic homogeneity, and narrow ferromagnetic resonance line-width (1.5 G) show promise for a variety of applications in spintronics and microwave electronics.

We present the synthesis of the organic-based ferrimagnet vanadium tetracyanoethylene (V[TCNE]x, x~2) via low temperature chemical vapor deposition (CVD). This optimized recipe yields an increase in Curie temperature from 400 K to over 600 K and a dramatic improvement in magnetic resonance properties.

Bir Organik Magnet CVD, Vanadyum Tetracyanoethylene

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

Kimya

Formation of Thick Dense Yttrium Iron Garnet Films Using Aerosol Deposition

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% of the bulk. The primary advantage of AD is that the deposition takes place entirely at ambient temperature; thereby enabling film growth in material systems with disparate melting temperatures. This report describes in detail the processing steps for preparing the powder and for performing AD using the custom-built system. Representative characterization results are presented from scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance for films grown in this system. As a representative overview of the capabilities of the system, focus is given to a sample produced following the described protocol and system setup. Results indicate that this system can successfully deposit 11 &#181;m thick yttrium iron garnet films that are &#160;&#62; 90% of the bulk density during a single 5 min deposition run. A discussion of methods to afford better control of the aerosol and particle selection for improved thickness and roughness variations in the film is provided.

This report describes the use of a custom-built system to perform aerosol deposition of thick films of yttrium iron garnet onto sapphire substrates at RT. The deposited films are characterized using scanning electron microscopy, profilometry, and ferromagnetic resonance to give a representative overview of the capabilities of the technique.

Aerosol Birikimi Kullanarak Kalın Yoğun Yttrium Iron Garnet Filmleri oluşumu

Aerosol deposition (AD) is a thick-film deposition process that can produce layers up to several hundred micrometers thick with densities greater than 95% ...

Mühendislik

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto silicon (Si) substrates via different synthesized temperatures by using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system. The effects of different synthesized temperatures on the crystal structure, surface morphologies and optical properties have been investigated. The X-ray diffraction (XRD) patterns indicated that the intensity of (0002) diffraction peak became stronger with increasing synthesized temperature until 400 oC. The diffraction intensity of (0002) peak gradually became weaker accompanying with appearance of (10-10) diffraction peak as the synthesized temperature up to excess of 400 oC. The RT photoluminescence (PL) spectra exhibited a strong near-band-edge (NBE) emission observed at around 375 nm and a negligible deep-level (DL) emission located at around 575 nm under high c-axis ZnO thin films. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed the homogeneous surface and with small grain size distribution. The ZnO thin films have also been synthesized onto glass substrates under the same parameters for measuring the transmittance.
For the purpose of ultraviolet (UV) photodetector application, the interdigitated platinum (Pt) thin film (thickness ~100 nm) fabricated via conventional optical lithography process and radio frequency (RF) magnetron sputtering. In order to reach Ohmic contact, the device was annealed in argon circumstances at 450 oC by rapid thermal annealing (RTA) system for 10 min. After the systematic measurements, the current-voltage (I-V) curve of photo and dark current and time-dependent photocurrent response results exhibited a good responsivity and reliability, indicating that the high c-axis ZnO thin film is a suitable sensing layer for UV photodetector application.

We offered a method to directly synthesize high c-axis (0002) ZnO thin film by plasma enhanced chemical vapor deposition. The as-synthesized ZnO thin film combined with Pt interdigitated electrode was used as sensing layer for ultraviolet photodetector, showing a high performance through a combination of its good responsivity and reliability.

Sentezi ve Plazma ile yüksek c-ekseni ZnO İnce Film Karakterizasyonu CVD Sistemi ve UV Fotodetektör Uygulaması Enhanced

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Seedless Growth of Bismuth Nanowire Array via Vacuum Thermal Evaporation

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. Conventionally reserved for the fabrication of metal thin films, thermal evaporation deposits bismuth into an array of vertical single crystalline nanowires over a flat thin film of vanadium held at RT, which is freshly deposited by magnetron sputtering or thermal evaporation. By controlling the temperature of the growth substrate the length and width of the nanowires can be tuned over a wide range. Responsible for this novel technique is a previously unknown nanowire growth mechanism that roots in the mild porosity of the vanadium thin film. Infiltrated into the vanadium pores, the bismuth domains (~ 1 nm) carry excessive surface energy that suppresses their melting point and continuously expels them out of the vanadium matrix to form nanowires. This discovery demonstrates the feasibility of scalable vapor phase synthesis of high purity nanomaterials without using any catalysts.

A protocol for seedless and high yield growth of bismuth nanowire arrays through vacuum thermal evaporation technique is presented.

Vakum Isıl Buharlaşma yoluyla bizmut Nanotel Array Çekirdeksiz Büyüme

Here a seedless and template-free technique is demonstrated to scalably grow bismuth nanowires, through thermal evaporation in high vacuum at RT. ...

Aerosol-assisted Chemical Vapor Deposition of Metal Oxide Structures: Zinc Oxide Rods

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, their high cost production and/or incompatibility with microfabrication technologies, due to the use of pre-deposited catalyst-seeds and/or high processing temperatures exceeding 900 &#176;C, represent a drawback for a widespread use of these methods. Here, however, we report the synthesis of ZnO rods via a non-catalyzed vapor-solid mechanism enabled by using an aerosol-assisted chemical vapor deposition (CVD) method at 400 &#176;C with zinc chloride (ZnCl2) as the precursor and ethanol as the carrier solvent. This method provides both single-step formation of ZnO rods and the possibility of their direct integration with various substrate types, including silicon, silicon-based micromachined platforms, quartz, or high heat resistant polymers. This potentially facilitates the use of this method at a large-scale, due to its compatibility with state-of-the-art microfabrication processes for device manufacture. This report also describes the properties of these structures (e.g., morphology, crystalline phase, optical band gap, chemical composition, electrical resistance) and validates its gas sensing functionality towards carbon monoxide.

Columnar zinc oxide structures in the form of rods are synthesized via aerosol-assisted chemical vapor deposition without the use of pre-deposited catalyst-seed particles. This method is scalable and compatible with various substrates based on either silicon, quartz or polymers.

Aerosol destekli kimyasal Buhar biriktirme Metal Oksit yapıları: çinko oksit çubuklar

Whilst columnar zinc oxide (ZnO) structures in the form of rods or wires have been synthesized previously by different liquid- or vapor-phase routes, ...

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide electronics community. One of its hallmark features is the existence of a critical LAO thickness of 4 unit-cells (uc) for interfacial conductivity to emerge. Although electrostatic mechanisms have been proposed in the past to describe the existence of this critical thickness, the importance of chemical defects has been recently accentuated. Here, we describe the growth of metal/LAO/STO heterostructures in an ultra-high vacuum (UHV) cluster system combining pulsed laser deposition (to grow the LAO), magnetron sputtering (to grow the metal) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). We study step by step the formation and evolution of the q2DES and the chemical interactions that occur between the metal and the LAO/STO. Additionally, magnetotransport experiments elucidate on the transport and electronic properties of the q2DES. This systematic work not only demonstrates a way to study the electrostatic and chemical interplay between the q2DES and its environment, but also unlocks the possibility to couple multifunctional capping layers with the rich physics observed in two-dimensional electron systems, allowing the fabrication of new types of devices.

Growth and Electrostatic/chemical Properties of Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

We fabricate metal/LaAlO3/SrTiO3 heterostructures using a combination of pulsed laser deposition and in situ magnetron sputtering. Through magnetotransport and in situ X-ray photoelectron spectroscopy experiments, we investigate the interplay between electrostatic and chemical phenomena of the quasi two-dimensional electron gas formed in this system.

Büyüme ve Elektrostatik/kimyasal özellikleri Metal/LaAlO3/SrTiO3 Heterostructures

The quasi 2D electron system (q2DES) that forms at the interface between LaAlO3 (LAO) and SrTiO3 (STO) has attracted much attention from the oxide ...

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal powder is injected as particles. In general, this technique is employed to either fabricate or repair different components. In this technique, the final characteristics are affected by many factors. Indeed, one of the main tasks in building components by DED is the optimization of process parameters (such as laser power, laser speed, focus, etc.) which is usually carried out through an extensive experimental investigation. However, this sort of experiment is extremely lengthy and costly. Thus, in order to accelerate the optimization process, an investigation was conducted to develop a method based on the melt pool characterizations. In fact, in these experiments, single tracks of Ti-6Al-4V were deposited by a DED process with multiple combinations of laser power and laser speed. Surface morphology and dimensions of single tracks were analyzed, and geometrical characteristics of melt pools were evaluated after polishing and etching the cross-sections. Helpful information regarding the selection of optimal process parameters can be achieved by examining the melt pool features. These experiments are being extended to characterize the larger blocks with multiple layers. Indeed, this manuscript describes how it would be possible to quickly determine the layer thickness for the massive deposition, and avoid over or under-deposition according to the calculated energy density of the optimum parameters. Apart from the over or under-deposition, time and materials saving are the other great advantages of this approach in which the deposition of multilayer components can be started without any parameter optimization in terms of layer thickness.

In this research, a rapid method based on melt pool characterization is developed to estimate the layer thickness of Ti-6Al-4V components produced by directed energy deposition.

Ti-6Al-4V tabakası kalınlığı çok katmanlı ifade vermek için gitmek belirlemek için yönlendirilmiş enerji birikimi tarafından tek parça imalatı

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

Bulk and Thin Film Synthesis of Compositionally Variant Entropy-stabilized Oxides

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (Cu variant) entropy-stabilized oxides. Phase pure and chemically homogeneous (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (x = 0.20, 0.27, 0.33) and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O (x = 0.11, 0.27) ceramic pellets are synthesized and used in the deposition of ultra-high quality, phase pure, single crystalline thin films of the target stoichiometry. A detailed methodology for the deposition of smooth, chemically homogeneous, entropy-stabilized oxide thin films by pulsed laser deposition on (001)-oriented MgO substrates is described. The phase and crystallinity of bulk and thin film materials are confirmed using X-ray diffraction. Composition and chemical homogeneity are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The surface topography of thin films is measured with scanning probe microscopy. The synthesis of high quality, single crystalline, entropy-stabilized oxide thin films enables the study of interface, size, strain, and disorder effects on the properties in this new class of highly disordered oxide materials.

The synthesis of high quality bulk and thin film (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O and (Mg0.25(1-x)Co0.25(1-x)Ni0.25(1-x)CuxZn0.25(1-x))O entropy-stabilized oxides is presented.

Toplu ve bileşimsel varyant entropi stabilize oksit ince Film sentezi

Here, we present a procedure for the synthesis of bulk and thin film multicomponent (Mg0.25(1-x)CoxNi0.25(1-x)Cu0.25(1-x)Zn0.25(1-x))O (Co variant) and ...

Niobium Oxide Films Deposited by Reactive Sputtering: Effect of Oxygen Flow Rate

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition parameters such as gas flow rate that results in changes on composition and thus in the film required properties. In this report, reactive sputtering is used to deposit niobium oxide films. A niobium target is used as metal source and different oxygen flow rates to deposit niobium oxide films. The oxygen flow rate was changed from 3 to 10 sccm. The films deposited under low oxygen flow rates show higher electrical conductivity and provide better perovskite solar cells when used as electron transport layer.

Here, we present a protocol for niobium oxide films deposition by reactive sputtering with different oxygen flow rates for use as an electron transport layer in perovskite solar cells.

Reaktif Püskürtme Ile Yatırılan Niyöyum Oksit Filmler: Oksijen Akış Hızının Etkisi

Reactive sputtering is a versatile technique used to form compact films with excellent homogeneity. In addition, it allows easy control over deposition ...

Fabricating van der Waals Heterostructures with Precise Rotational Alignment

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We demonstrate not only lateral control but, importantly, also control over the angular alignment of adjacent layers. The core of the technique is represented by a home-built transfer setup which allows the user to control the position of the individual crystals involved in the transfer. This is achieved with sub-micrometer (translational) and sub-degree (angular) precision. Prior to stacking them together, the isolated crystals are individually manipulated by custom-designed moving stages that are controlled by a programmed software interface. Moreover, since the entire transfer setup is computer controlled, the user can remotely create precise heterostructures without coming into direct contact with the transfer setup, labeling this technique as &#8220;hands-free&#8221;. In addition to presenting the transfer set-up, we also describe two techniques for preparing the crystals that are subsequently stacked.

In this work we describe a technique that is used to create new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking ultrathin layered 2D materials with precise control over position and relative orientation.

Hassas rotasyonel hizalama ile Van der Waals Heterostructures imalatı

In this work we describe a technique for creating new crystals (van der Waals heterostructures) by stacking distinct ultrathin layered 2D materials. We ...