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通过可见光-红外椭圆偏振法测量二氧化钒金属-绝缘体转变过程中的介电函数热滞效应

DOI：10.1063/1.5049747 期刊：Journal of Applied Physics 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 通过脉冲激光沉积法在r面蓝宝石衬底上制备的VO2薄膜，其介电函数的实部与虚部采用可见-红外椭圆偏振法进行测量，波长范围覆盖0.4至15微米，温度区间包含其相变过程。研究显示，在绝缘体-金属（升温）和金属-绝缘体（降温）相变过程中，两个椭圆偏振信号均呈现三种温度驱动行为，这些行为可通过Tauc-Lorentz模型、高斯模型和德鲁德振荡器的适当组合精确描述。通过将布儒斯特有效介质模型的介电函数拟合至相应实测数据，并以VO2相变区间内不同温度下金属畴体积分数作为拟合参数，发现该模型适用于描述可见光及近红外波段（约0.4至3.0微米）的介电函数，但对更长红外波段普遍失效。此外，我们测定并发现VO2发射率在相关波长区间的滞后回线值从绝缘相的约0.49变化至金属相的约0.16。基于VO2介电函数得出的这些数值与文献报道的先前测量结果一致，因此本测量数据将有助于描述VO2薄膜在光学及辐射应用中的行为特性。
作者： J. A. Ramirez-Rincon，C. L. Gomez-Heredia，A. Corvisier，J. Ordonez-Miranda，T. Girardeau，F. Paumier，C. Champeaux，F. Dumas-Bouchiat，Y. Ezzahri，K. Joulain，O. Ares，J. J. Alvarado-Gil
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用可见-红外椭圆偏振光谱测量VO2薄膜在金属-绝缘体相变过程中的介电函数实部与虚部，并分析布鲁格曼有效介质模型在不同波长范围内描述该介电函数的适用性。

研究成果

该研究成功测量了VO2薄膜在其相变过程中的介电函数，并证明了布鲁格曼模型在特定波长范围内的适用性。VO2发射率滞后回线与先前测量结果一致，为光学和辐射应用提供了有价值的数据。

研究不足

布鲁格曼有效介质模型适用于描述可见光和近红外波段的介电函数，但在更长波长的红外区域通常失效。由于二氧化钒在红外区域具有高透射率，衬底效应在绝缘相中表现显著。

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