关于氧化钒特性研究
南 京 理 工 大 学
关于氧化钒特性研究
学 院 : 电子工程与光电技术学院
作者: 岳超 李贺 王贵圆 黄伟
题目: 关于氧化钒特性研究
* * : ***
评 分 :
2013 年 11 月 中文摘要
由于红外辐射是人眼不可见的,要察觉其存在,测量其强弱,就必须首先利用红外探测器将其转换为某种便于测量的信号。红外探测器是红外探测或成像系统中的核心器件,也是红外技术发展最活跃的领域。红外技术的发展水平,通常是以红外探测器的发展水平为主要标志的。氧化钒作为一种被普遍看好的探测器材料成为各国研究的热点。本文介绍了二氧化钒和五氧化二钒等氧化钒晶体的结构、二氧化钒相变原理并从相变晶体学和相变时的能带变化的角度介绍了相变特征,对影响相变的因素也进行了一定的分析。随后介绍了氧化钒材料在红外探测中的应用,其中重点介绍了红外探测器以及氧化钒热敏薄膜研究。
关键词 氧化钒;相变;红外探测 外文摘要
Title The research about properties of Vanadium oxide
Abstract
Infrared radiation is not visible to people’s eyes, so we must use the infrared detector to
convert it to a convenient measurement signal when detecting its existence or measuring its
strength. Infrared detector is the core device of infrared detection or imaging system, and it is
also the most active field of the development of infrared technology. The level of development
of infrared technology, usually represented by the level of infrared detector’s development.
Vanadium oxide has been a research focus of all countries as a very good detector’s material.
This paper mainly introduces the structure of VO2 and V2O5, phase transition principle of VO2
and its transformation characteristics from the perspectives of crystallography and band
changes when phase changed, then we analysis the factors which influence phase change.
Finally, the paper introduces the appliance of vanadium oxide in infrared detection, mainly
focusing on the Infrared detectors as well as the research of thin film of vanadium oxide.
Keywords Vanadium oxide,Principle of phase transformation,Infrared detector 关于氧化钒特性研究 第 I 页 共 I 页
目 次
1 绪论 ........................................................................................................................................................ 1
1.1摘要 .............................................................................................................................................. 1
1.2国内外研究现状 .......................................................................................................................... 1
2氧化钒晶体结构与特性 ......................................................................................................................... 2
2.1 V2O5晶体结构与特性 ................................................................................................................ 2
2.2 VO2晶体结构与特性.................................................................................................................. 3
2.3 V2O3晶体结构与特性 ................................................................................................................ 4
2.4 钒的各种氧化物的结构与特性比较 ......................................................................................... 4
3 相变原理 ................................................................................................................................................ 5
3.1相变原理背景介绍 ...................................................................................................................... 5
3.2 VO2的相变特性及理论 ............................................................................................................... 5
4氧化钒材料在红外探测中的应用 ......................................................................................................... 7
4.1红外探测器综述 .......................................................................................................................... 7
4.1.1光子红外探测器 ............................................................................................................... 8
4.1.2热敏红外探测器 ............................................................................................................... 9
4.2氧化钒热敏薄膜研究 .................................................................................................................11
4.2.1测辐射热计热敏材料 ......................................................................................................11
4.2.2氧化钒热敏薄膜研究 ..................................................................................................... 12
总结 .......................................................................................................................................................... 15
关于氧化钒特性研究 第 1 页 共 16 页
1 绪论
1.1摘要
V-O系是一个有多种化学计量配比化合物的系统,由于V的价态结构非常复杂,可以和氧结合形成以 状态存在的多种氧化物以及它们的混合相。氧化钒种类很多,主要有V2O5,VO2,V2O3,VO等, 且常常共存,不同组分的氧化钒薄膜其电学性质有明显的不同。例如:单晶和多晶态的五氧化二钒具有较高的TCR(电阻温度系数), 但其电阻率大,与微测辐射热计的外围电路不易匹配;而V2O3和VO 薄膜在室温下导体, 电阻率和TCR 都非常小. 相比之下,VO2薄膜在室温附近具有TCR 高, 电阻率小等特性,是制备测辐射热计的最佳热敏材料。
1.2国内外研究现状
20世纪90年代起,兰州物理研究所报道过VO2材料的制备方法研究,并利用它们作为热致变色薄膜材料。电子科技大学和重庆光电研究所合作报道了它们制备VO2膜的研究,主要用途为制作室温工作的红外传感器。华中科技大学光电国家实验室九五期间在国家科技部和863计划支持下国内研制了一系列钒的氧化物膜系,其中利用VO2
二氧化钒相变材料
二氧化钒相变材料
二氧化钒是一种重要的相变材料,具有许多独特的性质和潜在的应用价值。本文将从材料的基本特性、相变机制、应用前景等方面进行探讨。
一、二氧化钒的基本特性
二氧化钒是一种黑色晶体,具有良好的导电性和磁性。它的晶体结构属于金红石型结构,其中钒原子和氧原子以八面体的方式排列。二氧化钒具有较高的熔点和热稳定性,同时还具有较高的硬度和抗腐蚀性。
二、二氧化钒的相变机制
二氧化钒的相变主要涉及到其晶格结构的改变。在低温下,二氧化钒具有单斜晶系结构,钒原子和氧原子呈现出一定的偏离。当温度升高到一定程度时,二氧化钒会发生相变,晶格结构由单斜晶系变为正交晶系。这种相变是伴随着原子间的重新排列和晶格的重新组织。
三、二氧化钒的应用前景
由于二氧化钒具有多种特殊的性质,它在许多领域具有广阔的应用前景。
1.储能材料:二氧化钒作为一种具有高比能量和高功率密度的储能材料,可以应用于电池、超级电容器等领域。其相变特性可以实现对储能过程的控制和调节,提高储能效率和循环寿命。
2.传感器:二氧化钒具有较高的电阻率和灵敏度,可用于制作传感器。例如,利用二氧化钒的电阻随温度变化的特点,可以制作温度传感器;利用其磁性可制作磁传感器。
3.热敏材料:二氧化钒的电阻率随温度的变化较大,可用于制作热敏电阻。通过控制二氧化钒的相变温度和相变温度范围,可以实现对热敏电阻的调节,满足不同应用领域的需求。
4.光电材料:二氧化钒具有较高的光吸收能力和光电导率,可用于制作光电器件。例如,可以将二氧化钒应用于太阳能电池、光电探测器等领域,提高光电转换效率和性能稳定性。
5.光催化材料:由于二氧化钒具有较高的光吸收能力和电子传导性能,可以用作光催化材料。利用其相变特性,可以实现光催化反应的调控和增强,提高光催化材料的活性和稳定性。
二氧化钒作为一种重要的相变材料,具有许多独特的性质和潜在的应用价值。通过研究和开发二氧化钒的相变机制和应用前景,可以为材料科学和工程领域的发展提供新的思路和方法。相信在未来的科技发展中,二氧化钒将发挥越来越重要的作用。
基于氧化钒热敏特性的太赫兹探测器
第11卷第3期 太赫兹科学与电子信息学报
20 1 3年6月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology VO1.11.NO.3
Jun.,2013
文章编号:2095.4980(2013)03—0328—04
基于氧化钒热敏特性的太赫兹探测器
罗振飞a,b,周 逊a,b,李赜宇 ,王 度 ,张庆伟 ,杨存榜 ,
(中国工程物理研究院a.激光聚变研究中心,四川成都610041;b.太赫兹研究中心,四川I绵阳621999)
摘 要:采用氧化钒fVO )薄膜作为热敏层的非制冷红外微测辐射热计在红外探测方面已取得
很大成功,而当将其用于波长更长的远红外太赫兹(THz)波探测时其中存在的不足就会体现出来。
介绍了基于微测辐射热计设计的THz探测器所需的THz波吸收材料、VO 热敏材料及信号读出电
路应满足的基本要求,为研制THz波探测器提供了必要参考,并给出已研制成功的VOx热敏薄膜
材料的部分性能实验结果。
关键词:太赫兹探测器;氧化钒;微测辐射热计
中图分类号:TN2l5 文献标识码:A doi:10.1 1 805/TKYDA201303.0328
Terahertz detectors based on the thermal sensing
characteristics of vanadium oxides
LUO Zhen.fei ,ZHOU Xun ’ ,LI Ze.yu ,WANG Du ,ZHANG Qing.wei ,YANG Cun.bang
(a.Research Center of Laser Fusion,China Academy of Engineering Physics,Chengdu Sichuan 610041,China;b.Terahertz Research Center, China Academy of Engineering Physics,Mianyang Sichuan 62 1 999,China)
氧化钒薄膜的制备技术及特性研究
氧化钒薄膜的制备技术及特性研究
魏雄邦;吴志明;王涛;许庆宪;李建峰;蒋亚东
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2007(021)0z1
【摘 要】采用直流反应磁控溅射法,通过精确控制反应溅射电压优化了氧化钒薄膜的制备工艺.对制备的氧化钒薄膜,利用四探针测试仪检测了薄膜的方阻和方阻温度系数,用X射线光电子能谱(XPS)仪和原子力显微镜(AFM)对薄膜的钒氧原子比和薄膜的微观形貌分别进行了分析和表征.实验结果表明,利用精确控制反应溅射电压法生长出的氧化钒薄膜的性能得到了进一步的提高.
【总页数】4页(P328-330,335)
【作 者】魏雄邦;吴志明;王涛;许庆宪;李建峰;蒋亚东
【作者单位】电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054;电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室,成都,610054
【正文语种】中 文
【中图分类】TN213
【相关文献】 1.氧化钒薄膜的制备技术及特性研究 [J], 魏雄邦;吴志明;王涛;许庆宪;李建峰;蒋亚东
2.二氧化钒薄膜相变特性及其制备研究进展 [J], 李建国;安忠维;
3.利用同步测量研究二氧化钒薄膜的电学与光学相变特性 [J], 杨伟;梁继然;姬扬;刘剑
4.沉积氧压对二氧化钒薄膜结构、光电性能及其MIT相变特性的影响研究 [J], 陶欣;陆浩;李派;卢寅梅;何云斌;
5.氧离子注入对氧化钒薄膜电学特性影响的研究 [J], 杨碧赞
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钒合金的产品特性与使用简介
钒合金的产品特性与使用简介
微合金化技术的发展,加入微量铌、钒、钛等元素后可以显著改善钢的性能,并具有巨大的经济优势,因此钒元素常称为钢铁工业的味精,钒合金在钢铁工业中应用广泛。
钢铁工业常用的钒合金有钒铁、钒氮合金等。近年来,随着多元钒合金应用技术的研究,又有钒铝、钒铬、硅钒铁、氮化钒铁与氮化硅钒铁合金相继开发成功,尤其氮化钒铁和氮化硅钒铁合金在低合金高强度钢的生产应用中比钒氮合金更有明显优势。
1、钒合金生产工艺
钒铁是氧化钒经过脱氧还原后得到的钒合金,还原剂通常用金属铝与金属硅,前者可以制备不同钒含量的钒铁,钒含量从20%~85%均可;后者一般情况下只能制备钒含量较低的钒铁,钒含量从20%~60%均可。
硅钒合金是用金属硅做还原剂处理氧化钒,得到的含硅钒合金。
钒氮合金是经过碳热还原--渗氮工艺生产的钒合金,还原剂主要是各种含碳物料,钒含量一般在70%~80%。
氮化钒铁是钒铁的深加工产品,是将钒铁研磨成粉末,然后渗氮得到的含氮钒合金。
氮化硅钒铁是将硅钒铁直接渗氮得到的含氮含硅钒合金,或者将钒铁、硅铁研磨成粉末混合均匀,再渗氮处理得到的含氮含硅钒合金。
生产工艺最简单的是钒氮合金,钒铁与硅钒合金相当,氮化钒铁与氮化硅钒铁相对复杂。
2、钒合金性质
(1)合金密度(比重)由大到小的顺序:钒铁→氮化钒铁→硅钒铁→氮化硅钒铁→钒氮合金。
(2)合金熔点由大到小的顺序:钒氮合金→氮化钒铁→钒铁→氮化硅钒铁→硅钒合金。
(3)合金在钢水中的溶解性能从易到难的顺序:硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。
(4)合金在钢水中的均匀化速度从快到慢的顺序:硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。
(5)合金元素在钢水中的偏析度从小到大的顺序:硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。
(6)钒合金的成分偏析从小到大的顺序:钒氮合金→一步法工艺生产的钒铁→两步法工艺生产的钒铁→硅钒合金→氮化钒铁→氮化硅钒铁。
氧化钒的用途和性质原理
氧化钒的用途和性质原理
氧化钒(Vanadium Oxide)是一种由钒和氧组成的化合物,化学式为V2O5。它具有一些重要的用途和性质原理,下面是一些常见的介绍:
1. 催化剂:氧化钒是一种重要的催化剂,广泛用于化学反应中。它可以催化多种反应,包括氧化、脱氢、氧化还原和氧化脱硝等。例如,氧化钒可以用于催化二氧化硫转化为三氧化硫、氨氧化为硝酸和石油催化裂化等反应。
2. 电池材料:氧化钒也被用作锂离子电池和钠离子电池的正极材料。它具有高比容量、良好的循环稳定性和较高的充放电效率,使其成为一种有潜力的能源存储材料。
3. 光学应用:由于氧化钒在可见光和红外光区域具有良好的吸收性能,它被广泛应用于光学领域。例如,氧化钒可以用于制备红外吸收涂料、热成像材料和光学滤光器等。
4. 电子器件:氧化钒也可以用于制备电子器件,如场发射显示器(FED)和电致变色器件。它具有可调变色性能和高电阻比,可以用于制备高分辨率的显示器件。
5. 热敏材料:氧化钒是一种重要的热敏材料,具有温度敏感的电阻特性。它被广泛应用于温度测量、温度控制和热敏开关等领域。
以上是氧化钒的一些常见用途和性质原理。希望对您有所帮助!如果还有其他问题,请随时提问。
关于氧化钒特性研究
南 京 理 工 大 学
关于氧化钒特性研究
学 院 : 电子工程与光电技术学院
作者: 岳超 李贺 王贵圆 黄伟
题目: 关于氧化钒特性研究
* * : ***
评 分 :
2013 年 11 月 中文摘要
由于红外辐射是人眼不可见的,要察觉其存在,测量其强弱,就必须首先利用红外探测器将其转换为某种便于测量的信号。红外探测器是红外探测或成像系统中的核心器件,也是红外技术发展最活跃的领域。红外技术的发展水平,通常是以红外探测器的发展水平为主要标志的。氧化钒作为一种被普遍看好的探测器材料成为各国研究的热点。本文介绍了二氧化钒和五氧化二钒等氧化钒晶体的结构、二氧化钒相变原理并从相变晶体学和相变时的能带变化的角度介绍了相变特征,对影响相变的因素也进行了一定的分析。随后介绍了氧化钒材料在红外探测中的应用,其中重点介绍了红外探测器以及氧化钒热敏薄膜研究。
关键词 氧化钒;相变;红外探测 外文摘要
Title The research about properties of Vanadium oxide
Abstract
Infrared radiation is not visible to people’s eyes, so we must use the infrared detector to
convert it to a convenient measurement signal when detecting its existence or measuring its
strength. Infrared detector is the core device of infrared detection or imaging system, and it is
氧化钒的用途
氧化钒的用途
氧化钒是一种重要的化工原料和催化剂,具有广泛的应用领域。本文将从不同角度介绍氧化钒的用途。
氧化钒在钢铁工业中起着重要的作用。钒是一种重要的合金元素,可以显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。氧化钒作为钒的重要原料,被广泛用于制备各种钒合金。例如,钒铁合金是一种常用的钢铁添加剂,可以改善钢的力学性能和耐蚀性。此外,氧化钒还可以用于生产其他钒合金,如钒铌合金、钒铝合金等,这些合金在航空航天、汽车制造等领域具有重要的应用。
氧化钒还具有催化剂的特性,被广泛应用于化学工业。例如,氧化钒可以用作硫酸催化剂,用于制备硫酸。硫酸是一种重要的化学原料,在冶金、化肥、染料等行业中都有广泛的应用。此外,氧化钒还可以用作苯酚的催化剂,用于合成酚醛树脂,这种树脂在胶黏剂、涂料和塑料等领域具有重要的应用。
氧化钒还可以用于制备陶瓷材料。由于氧化钒具有良好的热稳定性和电导性能,可以用于制备高温热敏电阻器和热敏电容器等陶瓷元件。这些元件在电子、通信等行业中被广泛应用,起着重要的作用。
氧化钒还可以用于制备电池材料。钒氧化物是一种重要的正极材料,可以用于制备锂离子电池、钠离子电池等。这些电池在能源储存领域具有广泛的应用,可以用于电动汽车、可再生能源发电等。
氧化钒还可以用于环境保护领域。钒是一种重要的污染物,氧化钒可以用于钒的吸附和催化氧化,进而实现钒的去除和转化。这对于水处理、大气污染治理等具有重要意义。
氧化钒具有广泛的应用领域,包括钢铁工业、化学工业、陶瓷材料、电池材料和环境保护等。随着科技的不断进步和工业的发展,氧化钒的用途还将不断扩展和创新。相信在未来的日子里,氧化钒将在更多领域发挥着重要的作用。
氧化钒熔点
氧化钒熔点
1. 引言
氧化钒(Vanadium Oxide)是一种重要的无机化合物,由钒和氧元素组成。它具有广泛的应用领域,包括电子器件、催化剂、能源存储等。在研究和应用中,了解氧化钒的熔点是至关重要的。本文将详细介绍氧化钒的熔点特性及其相关知识。
2. 氧化钒的结构与性质
氧化钒存在多种晶体结构,其中最常见的是三种:V2O3(三氧化二钒)、VO2(二氧化一钒)和V2O5(五氧化二钒)。
• V2O3具有正交晶系结构,呈现出金属-绝缘体相变特性。
• VO2则具有金属-绝缘体相变以及自旋极化等特性,在纳米尺度上展现出许多有趣的物理现象。
• V2O5为典型的过渡金属氧酸盐,具有多样的结构和催化活性。
3. 氧化钒熔点
在三种常见的氧化钒中,其熔点各不相同。
• V2O3的熔点约为1970°C。
• VO2的熔点约为341°C。
• V2O5的熔点约为690°C。
可以看出,三种氧化钒的熔点存在较大差异,这与它们的晶体结构和化学性质密切相关。
4. 影响氧化钒熔点的因素
氧化钒的熔点受多种因素影响,主要包括晶体结构、晶格参数、物质纯度等。
4.1 晶体结构
不同晶体结构对应着不同的键合方式和原子排列方式,从而影响了氧化钒分子之间相互作用的强弱。因此,不同晶体结构下的氧化钒具有不同的熔点。
4.2 晶格参数
晶格参数是描述晶体内部原子位置和间距关系的物理量。对于氧化钒来说,晶格参数直接影响着分子之间相互作用力大小,进而影响其熔点。例如,在VO2中,当温度升高导致晶格参数发生变化时,会触发金属-绝缘体相变,使其熔点发生改变。 4.3 物质纯度
物质纯度是指样品中所含杂质的含量。杂质的存在会干扰氧化钒分子之间的相互作用,从而影响其熔点。因此,高纯度的氧化钒样品通常具有更准确的熔点。
5. 氧化钒熔点的应用
了解氧化钒的熔点对于其在各个领域中的应用具有重要意义。
5.1 电子器件
氧化钒作为一种半导体材料,其独特的金属-绝缘体相变特性使其在电子器件中具有广泛应用。例如,可利用VO2薄膜在不同温度下切换金属和绝缘体状态,实现温控开关等功能。
关于氧化钒特性研究汇总
南 京 理 工 大 学
关于氧化钒特性研究
学 院 : 电子工程与光电技术学院
作者: 岳超 李贺 王贵圆 黄伟
题目: 关于氧化钒特性研究
* * : ***
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2013 年 11 月 中文摘要
由于红外辐射是人眼不可见的,要察觉其存在,测量其强弱,就必须首先利用红外探测器将其转换为某种便于测量的信号。红外探测器是红外探测或成像系统中的核心器件,也是红外技术发展最活跃的领域。红外技术的发展水平,通常是以红外探测器的发展水平为主要标志的。氧化钒作为一种被普遍看好的探测器材料成为各国研究的热点。本文介绍了二氧化钒和五氧化二钒等氧化钒晶体的结构、二氧化钒相变原理并从相变晶体学和相变时的能带变化的角度介绍了相变特征,对影响相变的因素也进行了一定的分析。随后介绍了氧化钒材料在红外探测中的应用,其中重点介绍了红外探测器以及氧化钒热敏薄膜研究。
关键词 氧化钒;相变;红外探测 外文摘要
Title The research about properties of Vanadium oxide
Abstract
Infrared radiation is not visible to people’s eyes, so we must use the infrared detector to
convert it to a convenient measurement signal when detecting its existence or measuring its
strength. Infrared detector is the core device of infrared detection or imaging system, and it is
《氧化钒薄膜的制备及其光学特性研究》
《氧化钒薄膜的制备及其光学特性研究》
一、引言
随着现代科技的不断发展,薄膜材料因其独特的物理和化学性质,在光学、电子学、磁学等领域有着广泛的应用。氧化钒(VO)薄膜因其独特的光学特性和良好的热稳定性,在智能窗、光电探测器以及光学滤波器等方面有着巨大的应用潜力。因此,对氧化钒薄膜的制备工艺及其光学特性的研究具有重要的科学意义和应用价值。本文将重点介绍氧化钒薄膜的制备方法,并对其光学特性进行深入研究。
二、氧化钒薄膜的制备
氧化钒薄膜的制备方法主要有溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、物理气相沉积法等。其中,物理气相沉积法因其工艺简单、薄膜质量高、可控制性强等优点,被广泛应用于氧化钒薄膜的制备。
物理气相沉积法主要包括真空蒸发、溅射镀膜和脉冲激光沉积等方法。本文采用脉冲激光沉积法(PLD)制备氧化钒薄膜。PLD法具有制备过程温度低、薄膜质量高、成分可控等优点。具体步骤如下:首先,将高纯度的氧化钒靶材置于靶材托上;然后,利用高能激光束对靶材进行照射,使靶材表面的物质蒸发并沉积在基底上,形成氧化钒薄膜。
三、光学特性研究 氧化钒薄膜具有独特的光学特性,如光致变色、光电导等。这些特性使得氧化钒薄膜在光学领域有着广泛的应用。本文将重点研究氧化钒薄膜的光学吸收、透射和反射等特性。
首先,我们研究了氧化钒薄膜的光学吸收谱。通过测量不同波长下的吸收强度,我们发现氧化钒薄膜在可见光区域具有较高的光吸收能力,这与其独特的电子结构和能带结构有关。此外,我们还发现氧化钒薄膜的光吸收特性可以通过改变薄膜的厚度和掺杂浓度来调节。
其次,我们研究了氧化钒薄膜的透射和反射特性。通过测量薄膜在不同波长下的透射率和反射率,我们发现氧化钒薄膜在可见光区域具有较高的透射率和较低的反射率,这使得它成为智能窗等光学器件的理想材料。此外,我们还发现氧化钒薄膜的透射和反射特性也受到薄膜厚度和掺杂浓度的影响。
四、结论
本文采用脉冲激光沉积法成功制备了氧化钒薄膜,并对其光学特性进行了深入研究。实验结果表明,氧化钒薄膜具有独特的光学吸收、透射和反射等特性,这些特性使得它在智能窗、光电探测器以及光学滤波器等方面有着巨大的应用潜力。此外,我们还发现氧化钒薄膜的光学特性可以通过改变薄膜的厚度和掺杂浓度来调节,这为进一步优化其性能提供了有力的依据。
