二氧化釩（VO2）薄膜材料是一種具有相變特性的功能薄膜,在紅外探測、非制冷紅外成像、光控器件、智能窗、可調(diào)波段隱身裝備和超表面等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。VO2相變過程受溫度影響,升溫降溫過程中材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生從單斜相到四方相轉(zhuǎn)變的一級(jí)相變。在相變的同時(shí),VO2單晶薄膜伴隨著4～5個(gè)數(shù)量級(jí)的電阻率突變和明顯的光學(xué)透過率改變,尤其是紅外波段的透過率由高變低,可應(yīng)用于智能光學(xué)器件。然而,由于相變潛熱的存在,VO2相變過程存在熱滯回線,導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和性能與溫度不能一一對(duì)應(yīng),造成了紅外偽裝、可調(diào)諧光波導(dǎo)器件的應(yīng)用困難。另一方面,VO2的相變溫度在60℃左右,遠(yuǎn)高于室溫,這為V02薄膜的廣泛應(yīng)用帶來了不便。上述問題已成為制約VO2材料應(yīng)用的關(guān)鍵難點(diǎn)�？瘴�、替位原子、間隙原子等點(diǎn)缺陷對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和性能影響很大,可以對(duì)材料的晶相、電學(xué)和光學(xué)等方面的性能產(chǎn)生顯著的影響。近年來,點(diǎn)缺陷對(duì)VO2材料的相變過程和結(jié)構(gòu)性能的影響成為大家研究的重點(diǎn),特別是點(diǎn)缺陷對(duì)VO2光學(xué)性能和電學(xué)性能的調(diào)控作用能夠使我們得到較為理想的相變材料。如果合理的利用缺陷,可以解決VO2材料相變幅度小、存在滯回線和相變溫度高等問題。本文緊緊圍繞點(diǎn)... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?Ｖ〇２晶體結(jié)構(gòu)：（ａ）金紅石型；（ｂ）畸變金紅石型??

Ｖ－Ｖ之間的扭轉(zhuǎn)角小于１．４°，由于單斜相的Ｖ原子之間成對(duì)，必然有??一定角度，而轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石相后，Ｖ原子之間幾乎是垂直的［３４］。??圖１－１?Ｖ〇２晶體結(jié)構(gòu)：（ａ）金紅石型；（ｂ）畸變金紅石型??１．３二氧化釩薄膜的相變機(jī)理??１９７１年美國的Ｊ．?Ｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ教授開展了?Ｖ０２相變的物理機(jī)理方面的研宄［３８］。??發(fā)現(xiàn)Ｖ０２薄膜晶格結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性隨溫度的變化而發(fā)生改變，晶格中Ｖ－Ｖ鍵的長度??也改變了。隨著晶體結(jié)構(gòu)的改變，Ｖ０２的電導(dǎo)率隨之而改變，而且Ｖ０２能帶結(jié)構(gòu)??也相應(yīng)改變。在高溫時(shí)，金紅石型Ｖ〇２的ｄ／／能帶與ｆ帶有部分重疊，并且交疊部??分的能帶中充滿了電子，Ｖ０２顯現(xiàn)出金屬性質(zhì)。費(fèi)米能級(jí)ＥＦ落在ｆ帶與ｄ〃帶之間，??如下圖ｌ－３（ａ）所示。相變后，Ｖ０２轉(zhuǎn)變?yōu)轭悾停铮埃残�，能帶結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。??釩離子沿晶軸ｃ軸方向呈非平行狀態(tài)配對(duì)成鍵，這使Ｖ０２晶胞中的ｃ軸長度増加??了一倍，對(duì)稱性相對(duì)于金紅石型來說發(fā)生了改變，即產(chǎn)生晶格畸變。ｄ〃能帶分裂為??全空帶和全滿帶兩個(gè)能帶

??ｄｆｆ??圖１－３?ＶＯ２的能帶結(jié)構(gòu)示意圖。（ａ）金紅石型；（ｂ）類Ｍｏ０２型??根據(jù)以上的能帶理論分析，可知Ｖ０２材料的相變溫度與能帶結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，??帶隙越小，其相變溫度會(huì)越低。所以可以通過摻雜的方式在帶隙中引入缺陷能級(jí)，??進(jìn)而降低薄膜的相變溫度。??除熱致相變外，其他物理場作用也可引起Ｖ０２的相變，Ｖ〇２材料的這種相變??特性引起了科學(xué)家們的關(guān)注，其中一項(xiàng)重要的研宄是關(guān)于Ｖ０２的光致相變。２００１??年，牛津大學(xué)的Ｃａｖａｌｌｅｒｉ和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇論文，介紹了他們?cè)陲w秒激光的??照射下Ｖ０２相變過程中的結(jié)構(gòu)力學(xué)方面的研宄成果，發(fā)現(xiàn)Ｖ０２的相變不是由熱效??應(yīng)引起的［１９］。２００４年，他們用軟Ｘ射線使Ｖ０２薄膜產(chǎn)生相移？。第二年，他們使??用８００?ｎｍ激光引導(dǎo)Ｖ０２薄膜產(chǎn)生相變［２１］。此后

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]W-Mo復(fù)合離子摻雜VO2薄膜熱滯回線的熱調(diào)制現(xiàn)象[J]. 張陽,黃婉霞,施奇武,宋林偉,徐元杰.  無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(05)
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[10]鉭摻雜對(duì)二氧化釩多晶薄膜相變特性的影響[J]. 付學(xué)成,李金華,謝建生,袁寧一.  紅外技術(shù). 2010(03)

碩士論文
[1]二氧化釩納米粉體的制備及鉿摻雜對(duì)其光、電性能的研究[D]. 蘆丹.上海師范大學(xué) 2010
[2]納米二氧化釩的制備及其形貌對(duì)性能的影響[D]. 鄧麗.南京理工大學(xué) 2009



本文編號(hào)：2917134