应力加载下的氧化钒膜层光学性能研究文献综述

 2024-06-25 16:00:00
摘要

氧化钒薄膜作为一种典型的强关联电子材料,在近红外波段具有独特的温致相变特性和可逆的光学特性变化,在智能窗、光开关、光存储器件等领域具有广阔的应用前景。

然而,氧化钒薄膜的光学性能容易受到应力状态的影响,深入研究应力加载对其光学特性的影响机制,对于优化和设计基于氧化钒薄膜的光电器件具有重要的指导意义。

本文综述了近年来国内外在应力加载下氧化钒薄膜光学性能方面的研究进展,首先介绍了氧化钒薄膜的晶体结构、相变特性以及光学性质,然后重点阐述了不同应力类型(拉伸应力和压缩应力)对氧化钒薄膜光学常数、光学带隙以及相变温度等的影响,并对相关机制进行了探讨。

最后,对该领域未来的研究方向进行了展望。


关键词:氧化钒薄膜;应力加载;光学性能;相变;微结构

1.氧化钒薄膜概述

氧化钒(VO2)作为一种典型的强关联过渡金属氧化物,由于其独特的电子结构和多晶型的特点,表现出丰富的物理化学性质,例如金属-绝缘体转变、电致变色、气致变色以及光致变色等,在智能窗、传感器、存储器等领域具有广泛的应用前景[1-3]。

VO2存在多种晶体结构,其中最常见且研究最为广泛的是单斜相(M1相)和金红石相(R相)。

在低于相变温度(τc≈68℃)时,VO2处于M1相,表现为绝缘体性质;当温度高于τc时,VO2转变为R相,表现为金属性质[4]。

这种可逆的金属-绝缘体转变伴随着显著的光学特性变化,使其在光电器件领域具有巨大的应用潜力。


VO2的相变机制一直是凝聚态物理领域的研究热点之一,目前普遍认为是由电子关联效应和晶格畸变共同作用的结果[5-6]。

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