外部温度对二氧化钒临界相变电场影响的研究

通过无机溶胶-凝胶法和真空退火工艺在Al2O3陶瓷基片上制备出VO2薄膜,通过在薄膜上施加高电压,并结合温度控制系统的方法,研究相变过程中外部温度对二氧化钒临界相变电场的影响。结果表明:当外部温度从63.5℃增加到66℃时,相变需要的临界电场强度从0.17 MV/m下降到0.065 MV/m;随着外加电场强度由0.075 MV/m增加到0.2 MV/m时,相变临界温度从66℃降低到63.5℃,这说明VO2薄膜的相变存在温度与电场互相调控的现象;其相变行为由温度产生的电子热运动能和外场产生的电势能协同控制,但温度与电场的协同效应并非简单的叠加关系,即外界温度越低,温度对相变电场调控的效果越明显,外部电场强度越低,对相变温度的调控越明显;当外加温度为64~68℃,VO2薄膜相变需要的外部电场强度小于0.1 MV/m,满足智能电磁防护材料的要求。这为VO2薄膜应用于智能电磁防护材料提供可能性。     

二氧化钒薄膜材料相变临界场强调控方法研究

采用无机溶胶-凝胶法并结合真空退火工艺在Al_2O_3陶瓷基片上制备了二氧化钒及其他价态钒氧化物共存的薄膜材料。研究了退火时间对VO_2、V_2O_5、V_6O_(13)、V_6O_(11)等价态成分和含量的影响以及对薄膜的相变临界温度和相变临界电场强度的影响。实验采用的退火时间分别为10h、8h及6h,得到的薄膜的相变临界电场强度分别为1.8 MV/m、0.8 MV/m及0.4 MV/m,相变场强降低75%以上,且随着电场强度相变点的降低,薄膜材料相变点前后电阻变化倍数也降低,但相变临界温度没有明显变化。研究结果表明:通过控制真空退火时间能够实现对电场强度相变点的有效调控,利用该方法可以研制不同相变临界场强的薄膜材料,以适应不同电磁环境的防护应用要求。