新型光电子材料氧化钒.ppt

新型光电子材料氧化钒,氧化钒是一种变价氧合物，例如三价（V2O3）、四价(VO2)和五价(V2O5)钒的氧化物。,氧化钒可以在半导体-金属-绝缘体之间可逆转变。,V2O3低于-123 下为半导体，高于-123 转变为金属，在金属态时外加电场或磁场将转变为绝缘体，去掉电磁场后又可逆转变为金属。VO2的临界温度为68 V2O5的临界温度为257 上述3种材料亦可掺杂，使得临界温度点和半导体的载流子浓度改变。半导体-金属-绝缘体之间的转变是高速的，在临界点附近，半导体-金属相转变时间为纳秒量级，金属-绝缘体相转变亦为纳秒量级,氧化钒系材料的光学特性临界温度以下半导体相高迁移率和透射率；临界温度以上金属相对光高反射，低透过率；处于金属态时，在电场或磁场的作用下降转变为绝缘体，而当电磁场取消，又恢复到金属态即开关特性,氧化钒材料的应用方向一、智能节能玻璃 利用VO2薄膜制成的玻璃材料，低温时，可见光和红外线均可透过；高温时，仅可见光透过。,二、非制冷红外焦平面传感器材料VO2 薄膜具有高电阻温度系数、高电阻率、低热导率、低噪声系数、高动态响应和线性响应，因此VO2 目前为首选的热敏电阻型非制冷红外焦平面阵列，可以制备非制冷红外焦平面列阵的红外探测仪。今年武汉开建国内首条红外焦平面探测器生产线。,三、智能强激光防护材料利用激光辐射可激发相变的特点，将 VO2 薄膜作为红外脉冲激光的保护膜，以防止红外脉冲激光致盲武器对人眼、红外敏感器件的破坏，达到保护士兵眼睛、皮肤和红外双筒窥视镜、红外线观测仪等军用红外敏感器件安全的效果。光强度防护型防护弥补了现有波长防护型防护的缺点。,原理：高能激光入射材料吸收激光能量温度上升。激光功率越大，温升越高。当入射功率小、温升不高时，多层膜结构处于冷态，具有较大的透射率；当激光入射功率大、温升高使膜系结构处于热态时，膜系具有较大的反射率，从而控制了入射光功率透过率的大小，起到了保护效果。,氧化钒的优点VO2 薄膜具有成本低廉、工作寿命长、性能可靠、便携等优点，带来了红外焦平面技术的重大变革，此外，VO2 薄膜与 Si 半导体工艺兼容，可直接制备在 CMOS电路上，大大提高了帧速和便携性，从而大大地扩大了红外探测在军事和民用领域中应用。,VO2 薄膜智能型自适应光能限幅器，它是无源器件，不需提供工作电源和其他辅助电路；工作频率宽，对红外激光（含固体激光、化学激光和CO2 激光）都适用；既可用于星载光学传感器的激光打击保护，也可用于其他军用传感器的抗激光致盲保护层，例如导弹的导引头，机载光电探测系统传感器的保护层等。,应用前景任何技术发展都有一个由易到难的过程，目前 VO2 镀膜仍是一种实验室研发阶段的全新材料，仅其中建筑、汽车等领域用的 VO2 智能节能玻璃发展进度最快，离大规模商业化生产不太久远。但激光防护要求不同智能节能，军工级产品需要更加苛刻条件，诸如高强度玻璃基片、纳米级 VO2 薄膜材料等，需要更好的制备工艺、膜层成分、膜层厚度，我们看好 VO2 薄膜材料在节能、军工等领域未来发展空间。,