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智能激光防护材料:氧化钒薄膜的生长及其光电性能研究

赵佳明  
【摘要】:随着激光武器的迅猛发展,寻找一种适用于激光防护领域的新型材料,有效对抗激光致盲武器,保护单兵及军用装备中的光学探测器及其光学系统不受敌方的毁灭性打击,这对于各国军事技术研究者来说,已成为急需解决的重要问题。 氧化钒作为一种性能优异的功能材料,在一定相变温度附近发生从低温半导体相到高温金属相的突变。基于氧化钒薄膜在相变过程中光电特性的突变,氧化钒薄膜在热电开关、激光防护和温控装置等方面应用前景广阔。但由于钒氧体系的复杂性和纯V02和纯V205薄膜相变温度较高等关键问题尚没有完全解决,严重阻碍了氧化钒薄膜的实际应用。 本文采用直流磁控溅射法在玻璃衬底上生长了非晶态V205薄膜,样品经一定温度区间的O2氛围退火后,开始生成β相V205纳米棒。通过扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、自制电阻-温度装置、MAYA2000PRO型光谱仪等表征手段,研究了退火温度对生长β相V205纳米棒的晶体结构、光学和电学性质的影响规律。实验表明,在一个狭窄温度范围内,V205纳米棒光电性能呈现出温度敏感特性;室温下,所制样品在紫外及近紫外线波长范围具有很高的吸收率,在近红外线波长范围具有较高的透射率;其中,经500℃热处理的样品,高低温电阻变化了2个数量级,相变温度出现在350℃左右。 同时,综述了氧化钒薄膜多种制备方法的原理,优缺点以及通过元素掺杂调控氧化钒薄膜相变和光电性能方面的最新进展,并重点介绍了氧化钒薄膜在智能激光防护武器上的应用。


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