Ngay từ khi chưa có các phép đo tức thì về nhiễu xạ tia X hoặc tán xạ Raman thì chuyển tiếp BD-KL đã được khảo sát thông qua phép đo độ dẫn phụ thuộc nhiệt độ. Sử dụng thermostat ELN-U15c (buồng ổn nhiệt) với khả năng khống chế nhiệt độ chính xác đến ± 0,1oC, có thể xác định NĐCP của vật liệu một cách trực tiếp trên đường trễ nhiệt. Sự hình thành cấu trúc tinh thể VO2 cùng với sự thay đổi cấu trúc từ pha bán dẫn sang pha kim loại như đã khảo sát ở phần trên chứng tỏ màng giàu VO2 chế tạo được đã trải qua quá trình chuyển pha BD-KL ở nhiệt độ trong khoảng từ NĐP đến 100oC.
Để xác định NĐCP, chúng tôi đã thực hiện phép đo điện trở bề mặt, Rs (hay điện trở vuông) phụ thuộc vào nhiệt độ. Mẫu được đặt trong buồng ổn nhiệt, các tiếp xúc ômic kim loại trên VO2 được nối với máy đo điện trở. Chiều dày của màng VO2 được kiểm tra bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (FE-SEM), đó là độ dày của màng sau khi được ủ nhiệt, d = 430 nm = 4,30×10-5 cm). Giá trị của điện trở vuông được tính ra điện trở suất. Các mẫu sau khi ủ nhiệt có điện trở Rs ~ 105 kΩ (tức 1,05×105
Ω). Do đó, chúng tôi xác định được điện trở suất của màng VO2 tại nhiệt độ phòng (NĐP) là:
cm cm d R S × =1,05×105 ×4,3×10 5Ω. =4,5Ω. = − ρ
Như vậy, tại NĐP giá trị điện trở suất của màng VO2 vào khoảng 4,5
Ω.cm. Trên Hình 3.8. trình bày đồ thị điện trở phụ thuộc nhiệt độ. Kết quả đo đường trễ nhiệt điện (điện trở suất - nhiệt độ) của màng cho thấy các đặc điểm quan trọng sau đây của đường trễ nhiệt:
- Mẫu chưa ủ nhiệt thể hiện hiệu ứng chuyển pha rất kém, không có "bước nhảy" trong điện trở từ màng ôxit bán dẫn (điện trở đo tại NĐP) sang màng thuộc pha kim loại (điện trở tại nhiệt độ cao hơn NĐCP), NĐCP không được xác định rõ ràng.
- Mẫu phun kết hợp ủ nhiệt cho kêt quả tốt hơn hẳn. Từ nhiệt độ phòng (tức ~ 30oC) đến 66,5oC điện trở suất giảm tuân theo quy luật của chất bán dẫn, giá trị năng lượng kích hoạt đạt Ea = 0,35 eV;
- Tại nhiệt độ ~ 67oC giá trị điện trở suất của màng giảm nhanh: ρ ~ 2,0
Ω.cm (tại 65oC) giảm xuống còn ρ ~ 4,0 × 10-2
Ω.cm tại 80oC. Tỷ số ρBD/ ρKL
= 102 ( 2 bậc), độ rộng đường trễ nhiệt cỡ 10 độ. Điều nay chứng tỏ quá trình chuyển pha bán dẫn - pha kim loại đã xảy ra tại ~ 67oC.
- Từ 85 0C trở lên điện trở suất hầu như không thay đổi, mẫu thể hiện pha kim loại.
- Quá trình xảy ra ngược lại khi mẫu được làm nguội, tại nhiệt độ 670C giá trị điện trở suất của màng tăng đột ngột (ρKL/ρBD ≈ 102), cuối cùng nó được thiết lập lại giá trị của pha bán dẫn.
Hình 3.8.
Điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ của màng VO2 phun kết hợp ủ nhiệt tại 450oC, 1/2 giờ.