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【2h】

Phase changeable vanadium dioxide (VO2) thin films grown from vanadium pentoxide (V2O5) using femtosecond pulsed laser deposition

机译：通过飞秒脉冲激光沉积从五氧化钒（V2O5）生长的相变钒二氧化物（VO2）薄膜

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There are significant challenges accompanied by fabricating a pure crystalline VO2 (M1) thin film with an abrupt metal to insulator phase change properties. Most fabrication methods yield an amorphous VO2 thin film that requires a post-annealing process to be converted into crystalline VO2 (M1). Hence, the thickness of VO2 (M1) films produced is very limited. In this work, we report the growth of pure VO2 (M1) crystalline thin films onto a sapphire substrate in an oxygen atmosphere by the femtosecond pulsed laser deposition technique and using vanadium pentoxide (V2O5) as an ablation target. The thin films were deposited at substrate temperatures of 25 °C, 400 °C, and 600 °C, which reveal the crystallized structures of VO2 (M1) without post-annealing. The thin film deposited at a substrate temperature of 600 °C exhibits a sharp and an abrupt metal-to-insulator transition (MIT) at a temperature of 66.0 ± 2.5 °C with nearly four orders of magnitude of the resistivity change (3.5 decades) and a narrow MIT hysteresis width of 3.9 °C. Furthermore, the influence of the substrate temperature, nanoparticle or grain size, and film thickness on the MIT parameters such as sharpness of the transition temperature, hysteresis width, and amplitude are discussed for potential applications of tunable antennas, terahertz planar antennas, and RF-microwave switches.
机译：通过在绝缘体相变性能突然金属的纯金属制造具有突然的晶体VO2（M1）薄膜，存在显着的挑战。大多数制造方法产生无定形VO2薄膜，其需要转化为结晶VO2（M1）的退火后工艺。因此，产生的VO2（M1）薄膜的厚度非常有限。在这项工作中，我们将纯VO2（M1）结晶薄膜通过飞秒脉冲激光沉积技术报告到氧气气氛中的纯VO2（M1）结晶薄膜的生长，并使用五氧化二钒（V2O5）作为烧蚀靶标。将薄膜沉积在25℃，400℃和600℃的底物温度下，其露出VO2（M1）的结晶结构而无需退火。在600℃的基板温度下沉积的薄膜在66.0±2.5°C的温度下呈尖锐，突然的金属 - 绝缘体过渡（MIT），电阻率变化的近四个级（3.5数十年）窄的麻省理工学院滞后宽度为3.9°C。此外，对于调谐天线，太赫兹平面天线和RF-的潜在应用，讨论了衬底温度，纳米颗粒或晶粒尺寸的影响，例如转变温度，滞后宽度和幅度的锐度，滞后度宽度和幅度。微波开关。

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