1绪论
1.1氧化钒薄膜的基本性质
常见的稳定的金属轨氧化物包括三氧化二轨(V2O3) , 二氧化机（V02)和五氧化二轨(V205)，这些金属饥氧化物具有特殊的晶体结构和显著的各向异性特征。其中二氧化钒（V02)表现出独特的可逆的金属绝缘体相变，这种相变将导致V02的电、磁和光学性质会发生突变，比如在相变过程中其电阻率和红外线透射率的突变等等，因而在相变存储和智能激光防护的应用上具有极大的前景。
1.1.1氧化钮的晶体结构
V02的晶体表现为以钒原子为基本结构的体心四方晶格结构，氧原子在其八面体的位置。随着外界环境温度的改变，V02晶体会呈现出两种不同的结构，在温度低于341K(68°C时，具有单斜对称的畸变金红石结构（类似Mn02构型）。
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1.2氧化飢薄膜的相变机理分析
掺杂是在逐渐破坏V02薄膜半导体态的稳定性。也就是说，通过掺杂离子对V02中氧离子或钒离子的取代来破坏v4+-v4+的同极结合。在对V02薄膜进行掺杂时，主要通过掺杂的离子改变V02的晶格结构。由此，在提高和降低相变温度时（主要研究相变温度的降低）需要选择适这的掺杂离子，从而得以保证既可以有效改变相变温度，又不会导致V02的相变跃迁的程度发生的太小。研究表明，在绝缘相到金属相的突变过程中，薄膜的光学性能（吸收率、折射率等）也发生变化。在未达到相变温度时，处于半导体态的薄膜对光子的透射率较高；而当温度超过相变温度时，金属相的薄膜将吸收外来的光子能量。研究表明，当对薄膜进行掺杂时，对V02薄膜的金属相光学性能影响较小，而对其半导体相状态下的影响却较大。主要原因在于，其能级上的电子受激发向导带跃迁，容易形成离域电子，导致掺杂后的V02薄膜对光的吸收率增加而透射率降低[36]。也就是说，掺杂后VO2薄膜光透过率的突变量会低于未掺杂的V02薄膜。
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2氧化钒薄膜的制备与表征
2. 1本论文中氧化釩薄膜的制备方法
实验采用沈阳聚智科技有限公司研制的JZCK-450D型高真空多功能磁控溅射镀膜装置，通过直流磁控溅射方法，在玻璃衬底上制备了 V2O5薄膜。实验采用V2O5陶瓷革巴材（纯度99.90%),面直径为5cm、勒厚为6mm。渡膜前，玻璃基片用去污粉擦洗，乙醇、去离子依次超声清洗lOmin，之后放在烘箱中烘干。当溅射真空室的真空度达到l*10-4Pa后，通入高纯的氩气（纯度为99.999%)为溅射气体，通过质量流量计调节氩气，实验中控制沉积气压为2.0Pa。衬底温度为室温，溅射功率为160W,薄膜生长时间为60min。每次溅射之前都预先在氩气中预溅射5min左右，除去勒表面氧化物。而后，将所制得样品在一个能有效控制气氛和温度的管式炉（上海意丰电炉有限公司生产，型号：SK2-2-12)中进行热处理，退火升温速率为50°C/min，退火温度为450°C、500°C和550°C,处理气氛为高纯氧气，处理时间为Ih。
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2.2氧化釩薄膜的相关表征方法
2.2.1 X射线衍射（XRD)
实验中，X射线衍射仪作为一种非破坏性的实验技术，一般用来测定薄膜内部的晶体结构，可对样品薄膜的内部组成进行验证和定量分析，是研究薄膜晶体结构的重要表征手段。X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光福射，主要有连续X射线和特征X射线两种。XRD的物相分析，就是依据X射线对不同晶体产生不同的衍射效应来鉴定物相，任何结晶物质都有其特定的化学组成和结构参数。由于不同的晶体总是具有不同的内部结构，因而其X射线衍射效应也彼此有所区别。如AI2O3、Si02、Ti02等晶体均有多种晶型，这些不同的晶型属于不同物相，具有不同的衍射特征，只有用XRD物相分析方法，才能确定各种不同的晶型。
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3氧化钒薄膜的晶体结构测试及分析...........32
3.1 均匀成核的基本理论...........32
3.2氧化钒薄膜的XRD测试及分析...........34
3.3氧化钒薄膜的SEM测试及分析...........35
3.4小结...........36
4氧化钒薄膜的光学性能相变机制研究...........37
4.1引言...........37
4.2实验与相关表征方法...........37
4.3结果与讨论...........37
4.4小结...........38
5氧化飢薄膜的电学性能相变机制研究
5. 1引言
实验中，当以降低的温度进行退火时，在基片表面的原子具有很低的迁移率，这就导致其扩散长度较小，原子之间的碰撞减弱，生长薄膜的原子间距变大，在一个局域范围内，电子容易被缺陷捕获，造成电子迁移率的降低，在宏观上表现为薄膜的电阻增大；当退货温度增加时，基片表面的原子迁移率增加，原子间的相互作用开始变得强烈，氧化轨薄膜中的吸附氧易发生解吸附而逸出，提高了电子的迁移率，于是薄膜的方阻得到了降低；另外，温度的增加导致原子在样品表面的扩散能力的增强，也有利于提高迁移率，而降低电阻。相变时，氧化轨薄膜发生电阻将2-3个数量级的突变，与透射率-温度曲线相近，其电阻-温度曲线也存在热滞后现象。实验表明，适当的提高退火温度会降低氧化机薄膜的电阻率。
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结 论
实验表明，氧化钒薄膜的制备和退火过程对其光电性能有着极其重要的影响，得出以下结论：
1、在一个狭窄的温度范围内（450°C-550°C)，V205薄膜呈现出温度敏感特性，其晶体结构高度依赖于退火温度，表面扩散促进了纳米棒的生长。
2、室温下，所制样品在紫外及近紫外线波长范围具有很高的吸收率，在近红外线波长范围具有较高的透射率。
3、经过500°C热处理的样品，高低温电阻变化了2个数量级，相变温度出现在350°C左右。
4、对比分析了氧化钒薄膜多种制备方法的原理，优缺点以及通过元素掺杂调控氧化钒薄膜相变和光电性能方面的最新进展。
5、研究了氧化钒薄膜的多功能智能窗口结构及在智能激光防护武器上的应用。
参考文献（略）