VO₂是一种多晶型过渡金属氧化物,在68℃附近发生半导体相-金属相的可逆转变,伴随着相变的过程,其光学、电学以及磁学等性质都会发生明显改变,尤其是其光学透过性相变前后在近红外波段发生突变,而在可见光波段透过率几乎不变,是理想的智能调光材料,因此将VO₂应用于智能窗研究,在军事、工业、民用等领域有着广泛的发展前景。迄今基于VO₂薄膜的相变机理、制备方式及功能调制等方面的研究被广泛开展,但在智能窗应用方面所面临的可见光透过率低、太阳光调控效率低、相变温度高及颜色调控等问题仍未得到解决。本文提出并设计了多种VO₂薄膜微纳米结构,在可见光透过率与太阳光调控效率平衡、颜色调控以及相变温度变化规律关键问题方面,开展了以下主要工作:采用自组装的方法在蓝宝石基片上沉积单层Si O₂纳米球阵列,由于Si O₂球表面为抛物面形状,与昆虫复眼的乳突状结构极为相似,从纳米球顶部到侧面中间部位的折射率是渐变的,可以有效的抑制入射光反射,从而增强入射光的透射,因此本文提出并设计了与昆虫复眼结构类似的抗反射仿生结构VO₂/Si O₂阵列薄膜。将VO₂薄膜利用磁控溅射辅以热退火工艺沉积在纳米球阵列表面,形成抗反射仿生型VO₂/Si O₂阵列薄膜,对比相同条件下制备的平面致密型VO₂薄膜智能窗性能,相变温度从61.2℃降低到42.5℃,可见光透过率从24.9%提高到43.5%。提出一种将纳米球刻蚀技术与磁控镀膜技术结合的方法,制备了半穿孔型类似于华夫饼形状结构的VO₂薄膜,通过周期性半穿孔结构减少VO₂薄膜厚度达到提高可见光透过率的目的,本结构不同于单纯减少连续型VO₂薄膜厚度所带来的提高可见光透过率效果,因为厚度减少的副作用是降低对太阳光的调控效率。对比连续型VO₂薄膜,半穿孔型VO₂薄膜将可见光透过率从8.8%提高到42.6%,太阳光调控效率仅从5.9%降低到5.5%,为解决可见光透过率与太阳光调控效率平衡问题提供了新思路;同时由于厚度减少,半穿孔型VO₂薄膜的相变温度较连续型VO₂薄膜降低了6℃。提出利用Au纳米颗粒的局域表面等离子体共振特性调控VO₂薄膜的透射光谱以改变VO₂固有的棕黄色颜色的方法。首先利用磁控溅射镀膜和离子镀膜的方法制备出V/Au/V三明治叠层结构,然后通过快速热处理形成VO₂/Au/VO₂三明治叠层结构。结果表明,随着Au纳米颗粒尺寸的不断变大,其局域表面等离子体共振波长以及强度均发生改变,有效的修饰了VO₂薄膜的透射光谱,使VO₂薄膜从棕黄色变为蓝绿色,同时由于电子注入效应,使VO₂薄膜的相变温度降低至42.5℃。综上所述,本文通过构造VO₂薄膜微纳米结构,有针对性的解决VO₂热致相变性能在智能窗领域中存在的可见光透过率低、太阳光调控效率低、相变温度高以及颜色问题,本论文的研究有利于推动VO₂基智能窗的发展。