钒氧化物VO_x具有相当多的种类，大多数钒氧化物VO_x具有热致相变的性质，在材料领域有广阔的应用。二氧化钒VO_2薄膜具有典型的热致相变特性，在发生热致相变时，二氧化钒VO_2薄膜的电学性质和光学性质有着显著的转变，因此二氧化钒VO_2薄膜在光学领域和电学领域有广泛的应用前景，VO_2薄膜的制备成为国内外研究的热点。随着激光武器的发展，二氧化钒VO_2薄膜在激光防护领域也有较大的应用前景。本文对钒氧化物VO_x薄膜在红外激光防护领域的应用做了前期的一些基础研究，主要研究内容如下：
1.对五氧化二钒V_2O_5还原过程进行热力学分析计算，随着氧气分压的逐渐增大，二氧化钒VO_2的氧化截止温度也逐渐升高，也就是氧化反应的温度范围越来越宽，更容易将二氧化钒VO_2氧化，对还原五氧化二钒V_2O_5就越来越不利。因此，为了降低温度，节约能源，在还原五氧化二钒V_2O_5的过程中，要尽量将氧气分压控制在较低水平。
2.前期对V_2O_5进行不同气氛与不同温度的还原热处理，对五氧化二钒V_2O_5还原热处理的粉体进行XRD测试和XPS测试，分析还原热处理后的钒氧化物VO_x粉体的组成和成分，寻找五氧化二钒V_2O_5还原为二氧化钒VO_2的最佳还原工艺。得出还原五氧化二钒V_2O_5粉体为二氧化钒VO_2粉体的合适工艺条件是：在600℃下，95%N_2/5%H_2气氛中进行煅烧。
3.采用溶胶凝胶法制备钒溶胶，并用旋涂镀膜法制备五氧化二钒V_2O_5薄膜，然后对五氧化二钒V_2O_5薄膜进行还原热处理，制备钒氧化物VO_x薄膜。对钒氧化物VO_x薄膜表面的组成结构进行XRD测试和SEM测试，寻找制备钒氧化物VO_x薄膜的最佳制备工艺。制备钒氧化物VO_x薄膜的合适制备工艺是：用1gVO_2/100ml双氧水制备的钒溶胶在铂基片上进行旋涂镀膜，经过煅烧，630℃下，95%N_2/5%H_2气氛中进行还原热处理。
4.用溶胶凝胶法制备的钒溶胶，在经过亲水性处理的石英基片上进行旋涂镀膜，经过630℃下，95%N_2/5%H_2气氛中的还原热处理后制备钒氧化物VO_x薄膜。对钒氧化物VO_x薄膜进行XRD测试和变温红外光透过率测试，得到了具有明显热致相变现象的钒氧化物VO_x薄膜，红外光变化率达到了40%，相变点在100℃，弛豫宽度为20℃。

[1]F. J. Morin. Oxides which show a metal-to-insulator transition at the neel temperature. Physical Review Letters [J]. 1959,3(1):34-36.

[2]H. Katzke, P. Toledano, W. Depmeier. Theory of morphotropic transformations in vanadium oxides [J]. Phys. Rev. B, 2003, 68(2):024109-1-7.

[3]S. Surnev, M. G Ramsey, F. P. Netzer. Vanadium oxide surface studies [J]. Progress in Surface Science, 2003, 73(4-8): 117-165.

[4]袁宁一. 氧化钒红外敏感膜和非制冷焦平面成像阵列研究: [博士学位论文]. 上海:中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所)，2002.

[5]袁宁一, 李金华, 林成鲁. 氧化钒薄膜的结构、性能及制备技术的相关性[J]. 功能材料, 2001, 32(6): 572-575.

[6]G. Chiarello, R. Barberi R, A. Amoddeo, et al. XPS and AFM characterization of a vanadium oxide film on TiO_2(100) surface [J].Applied Surface Science, 1996, 99(1): 15-191.

[7]J. Narayan, V. M. Bhosle. Phase transition and critical issues in correlations of vanadium oxide [J]. Journal ofApplied Physics, 2006, 100: 103524.

[8]Y. Q. Zhu, Y. Li, Y. Huang, et al. Infrared sensor based on nanostructure of vanadium dioxide [J]. Proc. SPIE, 2006, 6189: 61892.

[9]A. Borodziuk-kulpa, B. Stolecki, C. Wesowska. Electrical properties of vanadium films [J]. Thin Solid Films, 1980, 67(1): 21-28.

[10]D. Xiao, K. W. Kim, J. M. Zavada, et al. Realization of tunable photonic crystals based on the metal insulator transition of VO_2 [J]. Proc. SPIE, 2006, 6128: 61280A.

[11]M. Soltani, M. E. Haddad, et al. Micro-optical switch device based semiconductor-to- metallic phase transition characteristics of W-doped VO_2 smart coat [J]. Journal of Vacuum Science&Technology A, 2007, 25: 971-975.

[12]H. A. Wriedt. The O-V (Oxygen-Vanadium) system [J]. Bulletin of Alloy Phase Diagrams, 1989, 10(3): 271-277.

[13]D. Partlow, S. Gurkovich, K. Radford, et al. Switchable vanadium oxide films by a sol-gel process [J]. Journal of Applied Physics, 1991, 70(1): 443-452.

[14]胥进. VO_2制作工艺与相变特性研究:[硕士学位论文]. 武汉：华中科技大学, 2011.

[15]吕敏. VO_2(M)纳米粉末的制备与电化学性能研究:[硕士学位论文]. 苏州:苏州大学, 2010.

[16]齐济, 宁桂玲, 刘俊龙, 王探. 二氧化钒VO_2粉体研究的新进展[J]. 化工进展, 2010.29(8): 1513~1516.

[17]罗宏杰, 高彦峰. 二氧化钒VO_2智能节能材料的溶液法制备与光学性能[J]. 中国材料进展. 2009. 28(1): 3842.

[18]Z. Gui, R. Fan, X. H. Chen, et al. A new metastable phase of needle-like nanocrystalline VO_2·H_2O and phase transformation [J]. Journal of Solid State Chemistry, 2001,157: 250~254.

[19]Ch. Leroux, G Nihoul, G Van Tendeloo. From VO_2(B) to VO_2(R): Theoretical structures of VO_2 polymorphs and in situ electron microscopy [J]. Phys. Rev. B, 1998, 57(9): 5111-5121.

[20]V . Eyert. The metal-insulator transitions of VO_2: A band theoretical approach [J]. Annalen der Physik, 2002, 11(9): 650-702.

[21]魏雄邦. 氧化钒薄膜的制备、微结构与特性研究：[博士学位论文]. 电子科技大学, 2008.

[22]Fabien Beteille, Leo Mazerolles. Microstructure and metal insulation transition of VO_2 thin films[J]. Materials Research Bulletin, 1999, 34:2177-2184.

[23]陈长琦, 陈庆连, 王君等. VO_2的MIT特性及应用机理[J].红外月刊. 2005, 9.

[24]卢勇, 林理彬. 真空还原制备的VO_2热致相变薄膜Raman光谱和红外光谱研究[J].功能材料.2001.32 (6):657-659.

[25]De Natale J F, Hood P J, Harker A B. Forfation and Characterizationof Grain-oriented VO_2 Thin Films [J]. J.Appl.Phys. 1989,66(12): 5844-5850.

[26]Moon-Hee Lee, Jun-Seok. Better thermo chromic glazing of windows with anti-reflection coating [J]. Thin Solid Films. 2000. 365(1): 5~6.

[27]Moon-Hee Lee. Thermo chromic glazing of windows with better luminous solar transmittance [J]. Solar Energy Materials and Solar Cell. 2002.71:537~540.

[28]付伟.激光致盲武器[J].光的世界1999. 12(2): 28~29.

[29]付伟.对激光致盲的防护与对抗[J].现代军事.1995. (3):54~55.

[30]牛燕雄, 张雏, 周增惠. 低能激光武器的防护技术[J].光学技术.1998. (1): 89~92.

[31]胡江华, 周建勋, 张保民. 战场激光防护技术[J].光学技术.1995. (3):36~39.

[32]施德恒, 许启富. 基于光学原理的激光防护镜近况[[J].光学技术.1999. (4):16~20.

[33]白光, 吉禾. 用VO_2反射镜对激光振荡脉冲前沿整形[J].激光与光电子学进展. 1999.10:23~26.

[34]顾闻韵, 皮德富, 周士源. 非制冷测辐射热计的研制方案红外技术[M].2000,22(5):10-14.

[35]PW Kruse. Un-cooled IR plane arrays [J]. SPIE. 1995,(2552):556-561.

[36]F Cardillo Case. Modifications in the phase transition properties of predeposited VO_2 films [J]. J.Vac.Sci.Technol. 1984. A2(4): 1509~1512.

[37]E. Sovero, D. Deakin, J.A.Higgins et al. Fast thin film vanadium dioxide microwaves. GaAs IC symposium [J]. Rockwell Interntional Science Center. 1990.101~103.

[38]Elizabeth E.Chain. Optical properties of vanadium dioxide and vanadium pentoxide thin films [J]. Applied Optics, 1991,30(19): 2782~2787.

[39]Nicola Pinna. Nanoparticle Synthesis in Reverse Micelles [J]. Max Planck Institute of Colloids and Interfaces. 2006.190~205.

[40]C.V Ramana, O.M.Hussain, et al. Materials Science and Engeering [M]. B52(1998):32-39.

[41]许民, 邱家稳, 贺德衍. 非晶氧化钒薄膜光学性质研究[J]. 真空与低温. 2003.9:134-137.

[42]杨绍利, 徐楚韶, 胡再勇等. V_2O_5薄膜的导电特性研究[J]. 钢铁钒钛,2001,22(4):33~35.

[43]中国选矿技术网. 钒氧化物VO_x的性质. [2009-05-11]. http://www.mining120.com/html/0905/20090511_14894.asp

[44]黄传真, 艾兴, 侯志刚等. 溶胶-凝胶法的研究和应用现状[J]. 材料导报.1997.11(3): 8-9,13.

[45]刘光华.现代材料化学[M].上海.上海科技出版社.2000. 371-381.

[46]Qiwu Shi, Wanxia Huang et al. Preparation and phase transition characterization of VO_2 thin film on single crystal Si (100) substrate by sol-gel process [J]. Sol-Gel Sci Technol (2011) 59:591-597.

[47]J. Livage, G. Guzman, F. Beteille. Optical Properties of Sol-Gel Derived Vanadium Oxide Films [J]. Journal of Sol-Gel Science and Technology. 1997,8:857-865.

[48]N.Wang, S.Magdassi, et al. Simple sol-gel process and one-step annealing of vanadium dioxide thin films:Synthesis and thermochromic properties [J]. Thin Solid Films, 2013,534:594-598.

[49]M Borek, F Qian, V Nagabushnam, et a1. Pulsed laser deposition of oriented VO_2 thin films on R-cut sapphire substrates[J].Applied Physics Letters,1993,63:3288~3288.

[50]唐振方, 赵健, 卫红. 射频磁控溅射工艺制备二氧化钒VO_2薄膜[J].人工晶体学报,2008,(1):88-92.

[51]H Bialas, A Dillenz, H Downar, P Ziemann. Epitaxial relationships and electrical properties of Vanadium oxide films [J]. Thin Solid Films. 1999.338: 60-69.

[52]Mark Borek, F Qian, Nagabushman and R K Singh. Pulsed laser deposition oforiented VO_2 thin films on R-cut sapphire substrates [J]. Appl.Phys.Lett. 1993.63(24):3288~3290.

[53]R T Kivaisi, M Samiji. Optical and electrical properties of vanadium dioxide films prepared under optimized RF sputtering conditions [J]. Solar Energy Material and Solar Cell. 1999.57: 141-152.

[54]Speck K R, Hu H S-W, Sherwin M E, Potember R S. Vanadium dioxide films grown from vanadium tetra-isopropoxide by the sol-gel Process [J]. Thin Solid Films. 1988.165: 317~322.

[55]刘建睿. 锂离子电池正极材料-（锂）钒氧化物VO_x的制备研究：[博士学位论文]. 西北工业大学, 2001.

[56]崔敬忠，达道安，邱家稳.双靶磁控溅射制备掺W氧化钒薄膜的研究[J].真空与低温，1999, 5(2): 77-80.

[57]刘向，崔敬忠，梁耀廷，等.掺钨二氧化钒VO_2薄膜的制备与分析[J].真空与低温，2004, 10(2):85-88.

[58]许星，崔敬忠，贺德衍.微测热辐射计氧化钒薄膜工艺研究[J].红外与毫米波学报，2003,22(6): 419-422.

[59]许晃，崔敬忠，贺德衍.非制冷红外焦平面阵列VO_2薄膜结构和性能研究[J]. 微细加工技术, 2003, OI:34-39.

[60]李志栓，李静，吴孙桃，等.射频磁控溅射方法制备氧化钒薄膜的研究.厦门大学学报(自然科学版)，2005, 44(1): 37-40.

[61]刘涛. 氧化钒热敏薄膜的制备及结构性能研究：[硕士学位论文]. 合肥工业大学, 2012.

[62]黄章立. 低相变温度VO_2薄膜的制备：[硕士学位论文]. 华中科技大学, 2011.

[63]田雪松. 用于抗激光致盲的氧化钒薄膜制备及光学相变特性研究：[博士学位论文]. 哈尔滨工业大学. 2008.

[64]陈爽. 反应磁控溅射制备掺钨氧化钒薄膜的研究：[硕士学位论文]. 中南大学. 2008.

[65]陈涛. 具有相变特性的氧化钒薄膜制备与光学特性研究：[博士学位论文]. 天津大学. 2011.

[66]谢艳红. 热致相变氧化钒薄膜的制备与特性测试研究：[硕士学位论文]. 华中科技大学. 2009.

[67]冯毅. VO_2薄膜的原位生长及其光学性能的研究：[硕士学位论文]. 华中科技大学. 2007.

[68]管康萍. 二氧化钒薄膜的制备及其光学电学特性研究：[硕士学位论文]. 北京交通大学. 2008.

[69]李雪婧. 二氧化钒薄膜的制备及其光学特性研究：[硕士学位论文]. 长春理工大学. 2009.

[70]徐时清. 二氧化钒纳米粉末和掺杂薄膜的制备及光电特性研究：[硕士学位论文]. 西安理工大学. 2002.