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高调制度光致相变特性氧化钒薄膜太赫兹时域频谱研究
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:中国激光
  • 时间:2014.1.1
  • 页码:0111001-0111001
  • 分类:O433[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理] O484[理学—固体物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]天津大学精密仪器与光电子工程学院超快激光研究室透射光电信息技术教育部重点实验室,天津300072
  • 相关基金:国家973计划(2010CB327604,2011CB808101),国家自然科学基金(61077083,61027013,60978022,60838004,61211120193),高等学校博士学科点专项科研基金(20090032110050)
  • 相关项目:基于光纤激光放大器的高效THz源及其在表面等离子激元和生物医学频谱学中的应用
中文摘要:

基于太赫兹(THz)时域频谱技术研究了飞秒激光激发下氧化钒纳米薄膜的光致绝缘体金属相变特性。利用直流磁控溅射法在不同条件下制备了一系列蓝宝石基底上的氧化钒薄膜,通过测量薄膜发生光致相变后太赫兹波的透射率来评估成膜质量,得出在溅射时间60 min不变的情况下,退火时间和退火温度分别为60 s和560 ℃时可以得到性能非常良好的氧化钒薄膜。在上述最佳条件下制备的氧化钒薄膜的相变深度可达80%。利用薄膜近似计算了太赫兹波段氧化钒薄膜在光致相变过程中电导率的变化,计算结果表明电导率实部在103 Ω-1·cm-1 量级,并基于Drude模型得到了金属态氧化钒薄膜的复介电常数以及复折射率。在绝缘衬底上制备的具有明显阈值激发功率且相变深度大的氧化钒薄膜将在太赫兹调制器件中有重要应用。

英文摘要:

The photo-induced insulator-metal phase transition of VO2 nanofilms under femtosecond pulse excitation is investigated using terahertz (THz) time-domain spectroscopy. A number of VO2 films are fabricated on sapphire substrates by direct current (DC) magnetron sputtering under different conditions. The film quality is evaluated by measuring the THz transmissions of the films in which photo-induced phase transition has occured and the results show that for a fixed sputtering time of 60 min VO2 films of high quality can be prepared when the annealing time and temperature are 60 s and 560 ℃, respectively. The degree of phase transition of the film fabricated under those best conditions can be as high as 80%. The conductivity of the film in the process of photo-induced phase transition in the THz range is determined based on thin film approximation, and calculations show that the real part of the conductivity is on the order of 103 Ω-1·cm-1. The complex dielectric constant and complex refractive index of the metallic-state thin film are further calculated based on the Drude model. The VO2 films fabricated on insulator substrates have an obvious threshold for the excitation pulse power and show a high degree of phase transition, which will play an important role in THz modulation devices.

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期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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