Structural and Optical Characterizations of VO2 Film on Graphene/Sapphire Substrate by Post-annealing after Sputtering

$VO_2$ is an attractive thermochromic material, in which its electrical and optical properties can be switched by the structural phase-transition about $68^{\circ}C$. Recently, graphene is also a rising material which is researched as a transparent electrode because of its superior electrical and optical characteristics. In this respect, we try to fabricate the hybridized films using $VO_2$ and graphene on transparent sapphire substrate and then we investigate a structure and characterize an optical property for the samples as a function of temperature. According to the result of IR-transmittance analysis of $VO_2$ films as a function of temperature, the graphene-supported sapphire substrates are better about 10% than the bare sapphire substrates. The mean phase transition temperatures are also decreased as the number of graphene-layers increased and the hysteresis of phase transitions are narrowed.

그래핀/사파이어 기판상에 스퍼터링 후 열처리된 VO2박막의 구조 및 광학적 특성변화 연구

이산화바나듐($VO_2$)는 써모크로믹(thermochromic) 물질로서 온도변화에 따른 구조적 상전이에 의해 전기적, 광학적 특성을 스위칭 할 수 있는 매력적인 소재이며, 최근 신소재로써 그 연구가 활발한 그래핀 역시, 전기적으로나 광학적으로 그 특성이 우수하여 투명전극에 관한 연구가 아주 활발하게 진행되고 있다. 이에 우리는 $VO_2$와 그래핀 두 가지 소재를 접목했을 경우 나타나는 현상을 그래핀의 층 수와 온도를 변수로 하여 형성된 박막의 구조와 광학적 특성을 측정하고 분석하였다. 본 연구 결과에 따르면 그래핀 필름이 전사된 사파이어 기판 위에 형성된 $VO_2$ 박막의 표면구조 및 특성이 bare 사파이어 기판 위의 $VO_2$ 박막보다 그레인이 작고 밀도가 높아 균일하였으며, IR 영역에서의 광투과도 역시 그래핀 필름이 있을 경우 ~10% 정도 개선됨을 확인하였다. 아울러 평균상전이 온도를 낮출 수 있으며, 상전이 히스테리시스 변화폭 또한 좁아지는 것을 확인하였다.