二氧化钒（VO₂）作为一种具有半导体-金属相变特性的功能材料,在68oC附近发生由低温单斜半导体相到高温四方金属相的可逆相变,相变前后伴随着光学和电学性能的突变,因而在智能窗、红外隐身以及新型光电器件等诸多领域存在巨大应用价值。尤其在近红外波段,相变前后VO₂薄膜的透过性发生突变,而在可见波段几乎不变,能够同时实现良好采光和智能调温,是优良的智能窗材料。通常高纯单斜晶VO₂被认为是获得具有高性能VO₂基热致变色薄膜的先决条件,其他钒氧化物（尤其是高价氧化物）共存于VO₂基薄膜中被认为是不利的。本论文对比研究了多相氧化钒薄膜和纯单斜相VO₂薄膜的热致变色性能,并研究了衬底种类对多相氧化钒薄膜微结构及热致变色性能的影响。主要内容归纳如下:1.以室温反应磁控溅射沉积的无定形氧化钒薄膜为基础,然后在空气中进行快速退火,制得多相氧化钒薄膜。结构分析揭示了在所制得的多相氧化钒薄膜中VO₂、V₃O₇和V₂O₅共存。不同于之前的报道,本论文的结果表明高价钒氧化物（V₃O₇,V₂O₅）在VO₂基薄膜中适当共存可以显著提高薄膜的热致变色性能,通过最佳制备工艺获得的多相氧化钒薄膜其可见光透光率(T_lum)和太阳能调制能力(ΔT_sol)分别是纯单斜相多晶VO₂薄膜的1.93倍和1.34倍。此外,多相氧化钒薄膜比纯单斜相多晶VO₂薄膜（67.9℃）表现出更低相变温度（60.8℃）。2.在多相氧化钒薄膜热致变色性能研究基础上,进一步研究不同衬底对多相氧化钒薄膜结构和性能的影响。在不同衬底（石英玻璃、钙钠玻璃、A-和C-面蓝宝石）上制备了多相氧化钒薄膜。结果表明:多相氧化钒薄膜的热致变色性能均是随退火时间延长先提升后降低;衬底影响薄膜表面形态,A-面和C-面蓝宝石衬底更利于促进多相氧化钒薄膜颗粒生长融合;与石英玻璃衬底上的多相氧化钒薄膜相比,经相同退火时间后,A-面和C-面蓝宝石衬底上的多相氧化钒薄膜仍是VO₂、V₃O₇和V₂O₅共存,并且提高薄膜的透光率(T_lum);而钙钠玻璃衬底中的钠离子渗透进薄膜形成单斜晶系NaV₆O₁₅,薄膜的透光率(T_lum:17.017%³0.364%)、光调制效率（ΔT_r:18.251%²2.974%）和相变温度（T_c=:58℃⁵8.86℃）降低。3.研究了多相氧化钒热致变色薄膜在智能窗方面的应用潜力。通过制备大面积多相氧化钒薄膜结合智能窗模型房屋进行节能效率测试与分析。结果表明:在相近的可见光透过率(T_lum)和相同辐照时间下,多相氧化钒薄膜热致变色窗引起的模型房屋内部温度增幅比纯单斜相二氧化钒薄膜减少19.5%,即多相氧化钒薄膜具有更好的节能性能。另外,在经过室温长期保存（13-16个月）后,多相氧化钒薄膜的光学性能基本保持不变;且多相氧化钒薄膜存放前后V⁴⁺/V⁵⁺降幅约为纯单斜相二氧化钒薄膜的50%。最后,通过分析紫外辐射特性,发现多相氧化钒薄膜紫外线辐射透射率(T_UV)在相变前后均小于0.5%,可以有效地实现紫外屏蔽功能。