二氧化钒薄膜的相变特性为大家所熟知,作为一种半导体金属氧化物,其禁带宽度在0.7eV左右。钒是过渡族元素,在地壳中含量位于已知元素的第19位,有着很多种氧化价态,在所有的氧化物中二氧化钒的相变特性受到了极大关注。在341K附近,二氧化钒会发生突然并迅速的相变。低温下的二氧化钒具有单斜晶系结构,由于晶格对称使得它能够以不同方式“折叠”,这些不同的折叠形态曾一度使人们被“多相竞争”现象困扰着。当温度升高到相变温度以上,二氧化钒的结晶结构逐渐向金红石相转变。相变过程中伴随着显著的光电特性变化,这一性质使二氧化钒的应用变得极为广泛。利用二氧化钒对红外线透射率的变化,在光电开关、智能窗口、激光保护、太阳能控温系统以及航空技术等领域中有很好的应用；利用二氧化钒在相变前后热辐射的发射率的变化,在军事方面自适应隐身技术中得以应用；利用二氧化钒的电阻率在相变区域呈渐变趋势,阻值不断发生变化,在提高红外探测器的探测灵敏度方面二氧化钒有突出表现。大量的研究一直围绕着二氧化钒相变特性展开,外界条件,例如电场、磁场和应力的变化都能够促使相变发生并对相变特性产生影响。对于考虑材料本身的变化,人们尝试不同的制备工艺使材料掺杂、纳米颗粒尺寸变化和薄膜厚度改变。随着对二氧化钒材料研究的不断深入,人们对其相变机制的理解越来越全面,新的应用价值也在不断研发中。但是,无论是改变外部条件,还是改变内部结构,人们对于二氧化钒本征缺陷方面却少有关注。研究中的大部分也只是确定在什么氧分压范围能够制备出具有相变特征的二氧化钒和描述不同氧分压下光学电学性质变化的现象,深入地分析机理的却很少。本论文通过采用直流磁控溅射的方法在不同氧分压下制备一批样品,进行变温拉曼光谱、红外透射光谱和电学电阻测量确定了对应于不同氧分压下样品的相变温度点,光学和电学实验同时呈现了热滞回线宽度随氧分压增大而变窄的变化规律。在分析薄膜结晶缺陷方面,作者结合了XPS和RBS实验分别分析二氧化钒薄膜的表面组分和整个样品的组分信息,不同的组分在薄膜中引入的缺陷不同,缺陷的存在是造成相变特性发生变化的主要原因。缺陷不仅在局部区域内产生了高价态的钒离子,而且在固态相变中为新相形核提供能量。本征缺陷的存在使二氧化钒绝缘态下的能带结构发生改变,并且使完成相变过程中对外界能量的需要减少。