王 晨，王承浩，王 琦,2,3，成丁尔，张大伟,2,3

（1.上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093；2.上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093；3.上海理工大学 教育部光学仪器与系统工程研究中心，上海 200093）

引 言

1959年，Morin在Bell实验室中发现了二氧化钒（VO2）具有独特且可逆的金属-绝缘体相变特性（MIT）[1]。同时VO2会发生结构相变（SPT），从低温单斜金红石结构转变为高温四方金红石结构。随着晶体结构的转变，VO2的光学特性和电学特性等会发生突变，因此在之后的几十年里，有大量研究人员对VO2薄膜进行了深入的研究。

在VO2薄膜相变时，其光学特性和电学特性会发生明显的突变现象，但这种突变是可逆的且非常迅速，突变最快可以在皮秒内完成。VO2薄膜这种相变特性可应用于灵敏电学开关和光学开关中。VO2的相变温度为340 K[1]，相比钒的其他氧化物的相变温度，例如VO的相变温度为126 K[2]、V2O3的相变温度为160 K[1]、V2O5的相变温度为530 K[3]，其相变温度更接近于室温，也使得基于VO2薄膜研发的开关应用更加广泛。

VO2相变开关具有极大的应用前景。2018年，VO2相变开关的研究项目被列为欧盟的Horizon 2020研究计划资助项目，并获得了欧盟390万欧元的资助。由于这项新技术会产生大量潜在的应用，因此该项目吸引了法国泰雷兹集团（THALES）和IBM研究院及其他大学的关注。

钒作为一种过渡金属元素，能和氧元素结合从而生成多种氧化物。在制备VO2薄膜时，会有各种价态的钒氧化物同时生产，所以制备高纯度的VO2薄膜是制备中的一个难点。……