二氧化钒纳米线制备和m相的研究

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1、硕士学位论文二氧化钒纳米线的制备与M相研究VANADIUMDIOXIDENANOWIRESFABRICATIONANDRESEARCHONMPHASE王成迁哈尔滨工业大学2012年12月国内图书分类号：TB34学校代码：10213国际图书分类号：53密级：公开工学硕士学位论文二氧化钒纳米线的制备与M相研究硕士研究生：王成迁导师：刘向力副教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB34U.D.C:53Dissertatio

2、nfortheMasterDegreeinEngineeringVANADIUMDIOXIDENANOWIRESFABRICATIONANDRESEARCHONMPHASECandidate：WangChengqianSupervisor：AssociateProf.LiuXiangliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：

3、December,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要二氧化钒（VO2）是一种优异的相变材料，它在68℃的时候发生从半导体相到金属相的转变，并伴随着电阻率4-5个数量级的突变，利用这一特性可以实现很多应用。此外，由于在发生相变时二氧化钒会出现很多M-R畴结构，而一维的二氧化钒纳米线的尺寸恰好与这种畴结构的大小近似，因此研究一维的二氧化钒纳米线可以很好的研究其相变表现出来的性能。二氧化钒的结构众多，其中的

4、M相包含了M1和M2两种结构，一直以来大家都认为如果没有外界对二氧化钒的微扰作用，在室温下二氧化钒将呈现M相中的M1结构，M2的出现是由于外界的微扰作用引起的，像微量的掺杂。但是，最近有人发现二氧化钒纳米线中W的掺杂并不能引起M2结构，在常温下还是呈现M1结构。那么低价元素的掺杂会怎么样，是否会出现M2结构。基于这一点本文进行了一系列实验来验证掺杂低价元素Al、Cr的二氧化钒纳米线在室温下是否为M2结构。因此，本文就着重于掺杂和未掺杂二氧化钒纳米线的制备，并验证掺杂低价元素（Al、Cr）后的二氧化钒纳米线在常温下是否呈现

5、M2结构。实验中用CVD方法制备未掺杂的二氧化钒纳米线，实验表明最优的实验条件为：基底选用未抛光的石英片，反应物用石英舟盛放，舟内反应源与基底的距离不大于5mm；反应源用五氧化二钒，反应温度为850℃；管腔内保持2000Pa的真空，并同时通30sccm的氩气作为载流气体，最后自然降至室温。掺杂Al、Cr的二氧化钒纳米线是通过水热的方法得到的，水热的最佳生长条件如下，原料选用五氧化二钒、草酸、三氧化铬（三氧化铝）和纯度为18.2MΩ•cm的超纯水；反应釜内衬选用PPL材质，加热速率为2.5℃/min，在250℃下保温150

6、h；容量25ml的反应釜盛装17ml的前驱体溶液，反应前要在60℃的条件下搅拌均匀。最后通过DSC和拉曼验证分析了掺杂和未掺杂的二氧化钒在室温下的相变温度和结构，实验结果表明未掺杂的二氧化钒纳米线的相变温度在68℃附近，而掺杂Al、Cr的二氧化钒纳米线相变温度升高，掺杂Cr的纳米线升高的幅度更大，相变温度到达91.5℃；拉曼的实验结果表明未掺杂的二氧化钒纳米线在-1室温下为M1结构，最显著的峰在614cm处，而掺杂Al、Cr的二氧化钒纳米-1线在室温下呈现M2结构，最显著的峰在650cm附近。关键词：二氧化钒；气相沉积；

7、水热合成；M1和M2；纳米线-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractVanadiumdioxide(VO2)isoneofthemostinterestingmaterialsduetoitsphasetransitionatatemperatureslightlyaboveroomtemperature(Tc=343K).Thefirst-ordermetal-insulatortransition(MIT)isfromthelow-temperature,insulating,monoclinicphas

8、etothehigh-temperature,metallic,tetragonalphase.Thetransitionfeaturesdrasticchangesinthelatticestructure,electricalconductivity,andopticalreflectivity,especial