【摘 要】
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VO2是一种典型的热致相变化合物,相变温度为68℃,随温度的升高,发生从高温金属相到低温半导体相的转变,而且它的物理性能也随之发生突变,如电阻(率)发生4-5个数量级的突变,同
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VO2是一种典型的热致相变化合物,相变温度为68℃,随温度的升高,发生从高温金属相到低温半导体相的转变,而且它的物理性能也随之发生突变,如电阻(率)发生4-5个数量级的突变,同时还伴随着磁化率、光学折射率、透射率和反射率的突变,具有红外屏蔽功能。更重要的是通过掺杂可以把相变温度降低到室温甚至室温以下,这就为VO2用作智能材料、节能材料等新型材料奠定了坚实的基础。本章以五氧化二钒(V2O5)粉末为主要原料,以二氧化铪(HfO2)为掺杂剂,通过沉淀法—热分解法制得氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵{(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O}前驱体,然后热分解该前驱体制得了高品质的纳米VO2粉体。并用XRD、XPS、EDX、TEM、TG-DTA和DSC等表征手段对二氧化钒纳米粉体的微结构和成分进行了分析,对粉体的光、电性能进行了初步的研究,同时探讨了掺杂对光电性能的影响。实验结果表明,所制得的VO2纳米粉体为高纯度单晶,晶粒尺寸分布均匀,呈球形,平均粒径大约为20-30nm,并且热解温度和保温时间都会对纳米二氧化钒粉体的成分和晶体结构造成影响。通过研究发现,铪掺杂可以使纳米二氧化钒粉体的相变温度由69.8℃降低到35℃,并且相变前后电阻突变率达1.5个数量级,相变温度为35℃的样品在相变前后,红外波长λ=5gm处对红外波长的透过率差为65%,比未掺杂时高出15%,接近实用水平。通过改变Hf的掺杂量可以控制纳米VO2的相变温度,两者有一定的线性关系。铪掺杂可以加强VO2的光学性能,而且这一结果说明我们制备的纳米VO2粉体足以应用到智能窗以及红外探测器方面。
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