Das Halbleitermaterial Vanadiumdioxid (VO₂) zeigt aufgrund seiner schmalen Bandlücke und der reversiblen Metall-Isolator-Phasenübergangseigenschaft (MIT) ein großes Anwendungspotenzial im Bereich der nahinfraroten Photodetektion. In dieser Arbeit wurde mit Gleichstrom-Magnetronsputtern einer metallischen Vanadiumzielscheibe in Kombination mit einem Annealing-Prozess erfolgreich eine monokline VO₂ (M1)-Dünnschicht auf einem p-Typ-Silizium-Substrat hergestellt, deren Oberfläche eine gleichmäßige und dichte Körnerstruktur aufweist. Bei Raumtemperatur wächst VO₂ (M1) bevorzugt entlang der niederenergetischen Fläche (011), während bei einer Temperaturerhöhung auf 70 ℃ hauptsächlich die Rutilphase VO₂ (R) vorherrscht. Darüber hinaus wurde ein nahinfraroter Photodetektor mit Metall-Halbleiter-Metall (MSM)-Struktur (Ag/VO₂/Ag) aufgebaut. Bei einer Vorspannung von 1,5 V und einer Bestrahlung mit nahinfrarotem Licht von 980 nm zeigt das Gerät bei Raumtemperatur hervorragende photoelektrische Ansprechleistung. Bei einer einfallenden Lichtleistungsdichte von 0,07 mW/cm² erreichen die Empfindlichkeit und das spezifische Detektionsvermögen Spitzenwerte von 109,06 mA/W bzw. 2,33×10¹⁰ Jones, die Anstiegs- und Abfallzeiten der Lichtantwort betragen 0,256 s bzw. 0,427 s. Die Analyse der Temperaturabhängigkeit zeigt, dass die Empfindlichkeit des Geräts im Temperaturbereich von 20~80 ℃ mit steigender Temperatur monoton zunimmt, was hauptsächlich auf die M1→R-Strukturphasenübergang des VO₂ zurückzuführen ist, der zu einer Erhöhung der Ladungsträgerkonzentration führt. Darüber hinaus behält das Gerät im breiten Spektralbereich von 455 bis 1 100 nm eine gute Lichtantwortleistung bei.

Gleichstrom-Magnetronsputtern;VO₂;Metall-Isolator-Phasenübergang;nahinfrarot;Photodetektor