用于探测的纳米级材料相变特性研究(3)
图1.4 VO2材料的透射光强-温度曲线
对于造成二氧化钒具有相变特性的原因，目前科学界还没有形成一个统一的认识。在众多解释二氧化钒相变的理论中相对有说服力的解释有两种：由英国物理学家Peierls等人发现并提出的Peierls机制以及由英国理论物理学家MottN.F等人发现并提出的Mott-Hubbard机制[9]。其中Peierls机制认为温度的变化（升温或者降温超过临界点）造成了晶体晶格结构的畸变，从而造成了晶体在半导体态和金属态之间的转变。而Mott-Hubbard机制则认为温度的变化造成晶体中电子浓度变化，从而使晶体的特性发生改变，当温度低于相变温度时，晶体中电子浓度低于临界值，此时晶体呈现半导体态；当温度升高时，晶体中电子浓度升高直至高于临界值，此时晶体呈现金属态。这两种机制的区别在于认为造成材料相变的原因不同，Peierls机制认为晶格的变化造成晶体特性的变化，从而造成材料的相变特性。而Mott-Hubbard机制认为材料的相变源自晶体中电子浓度的变化。温度的变化造成晶体中电子浓度的变化，从而使得材料的特性在半导体和金属之间转换。
1.3 VO2薄膜的制备方法
1.3.1溅射法
溅射镀膜是一种物理气相沉积法（PVD），其原理是：在真空室中，利用带电粒子高速轰击靶材料，而受到轰击逸出的靶材粒子在电场或者磁场的作用下在基片表面沉积成膜，其本质是利用物理溅射现象来制取薄膜[10]。
与传统的真空蒸发镀膜相比，溅射镀膜法有着许多优点。首先靶材的选取范围很广，任何固体物质（块状或者颗粒）均可以溅射。此外，由于溅射出靶材原子能量要比真空蒸发出的靶材原子能量要高1~2个数量级，因此，溅射出的高能靶材粒子在衬底基片上进行能量转换，产生较高的热能，增强了溅射原子与基板的附着力。同时在溅射镀膜的过程中，不存在坩埚污染现象。而溅射镀膜时的放电电流以及靶电流可以分别加以控制，从而可以有效地控制薄膜沉积的速度以及厚度。常用的溅射镀膜方法有：射频溅射镀膜、磁控溅射镀膜、离子束溅射镀膜等。