Abstract
$VO_x$ thin films with the thickness of 450 nm were prepared on a $Pt/Ti/SiO_{2}/Si$ substrate at room temperature by a reactive radio frequency (rf) magnetron sputtering method. The deposition rates of $VO_x$ thin films were investigated as a function of $O_{2}$ concentration and rf power. As the $O_{2}$ concentration in a $O_{2}/Ar$ mixture increased, the deposition rate decreased. However, the deposition rate increased with increasing rf power. The deposited $VO_x$ thin films were annealed at $450^{\circ}C$ for 2, 4, and 6 h in $O_{2}$ and $N_{2}$ ambient. After annealing, the phase changes of $VO_x$ thin films were investigated using X-ray diffraction analysis. The plane and cross-sectional views of $VO_x$ thin films before and after annealing were observed by field emission scanning electron microscopy. The metal-insulator transition (MIT) properties of $VO_x$ thin films were measured using current-voltage measurement. The excellent MIT properties were observed in $VO_x$ thin films annealed in $O_{2}$ ambient.
$VO_x$ 박막이 상온에서 $Pt/Ti/SiO_{2}/Si$ 기판위에 반응성 radio frequency (rf) 마그네트론 스퍼터링 방법에 의하여 450 nm 두께로 증착되었다. 증착 공정에서 산소의 농도와 타겟에 인가되는 rf power를 변수로 설정하여 증착 속도를 조사하였다. $VO_x$ 박막의 증착속도는 산소 농도가 증가함에 따라서 감소하고, rf power가 증가할수록 증가하는 것이 관찰되었다. 증착된 $VO_x$ 박막은 $O_{2}$와 $N_{2}$ 가스 분위기에서 $450^{\circ}C$의 온도로 2, 4, 그리고 6 h 동안 각각 열처리 되었고, 열처리 과정을 진행한 후 x-ray diffraction (XRD) 분석을 이용하여 열처리 전과 후의 결정성 변화를 관찰하였다. 그리고 열처리 전과 후의 $VO_x$ 박막의 표면과 단면을 field emission scanning electron microscopy (FESEM)를 이용하여 관찰하였으며 전류-전압 측정을 이용하여, 증착된 $VO_x$ 박막의 metal-insulator transition (MIT) 특성을 관찰하였다. $N_{2}$ 분위기에서 열처리된 $VO_x$ 박막보다 $O_{2}$ 분위기에서 열처리된 $VO_x$ 박막에서 더 우수한 MIT 특성을 관찰 할 수 있었다.