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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 用于柔性超灵敏触觉传感器的晶圆级VO?纳米膜的外延剥离技术

    摘要： 具有长期稳定性和低功耗的高灵敏度触觉传感器是柔性电子器件的关键组件之一。本研究首次报道了通过从ZnO牺牲层外延剥离制备VO?纳米膜触觉传感器。晶圆级纳米膜继承了原位生长薄膜的结构与电学特性，湿法转移对VO?质量影响可忽略。最重要的是，由于基底夹持释放效应，该材料对外部应变展现出巨大电响应，测得高达≈1100的超高应变灵敏因子。此外，在1厘米曲率半径下反复弯折10,000次后，其电学性能未出现衰减。将这些VO?纳米膜传感器用于监测桡动脉脉搏时，观测到完全可重复的波形且对触觉刺激具有超高灵敏度。更值得注意的是，该VO?触觉传感器的功耗可降至皮瓦量级，未来可与纳米发电机结合构建自供电传感系统。本研究为氧化物纳米膜的大规模制备提供了重要突破，为柔性氧化物电子学发展开辟了新途径。

    关键词： 柔性电子、压阻效应、二氧化钒、触觉传感器、外延剥离

    更新于2025-11-14 17:03:37

  • 摩洛哥建筑智能墙集成二氧化钒的能源性能与成本分析数值研究

    摘要： 二氧化钒（VO?）等热致变色材料能够根据环境温度调节其红外反射率。这类智能材料在智能窗户和智能屋顶等领域具有应用前景。本文通过数值模拟研究了钨（W）掺杂VO?作为智能外墙层对地中海气候区建筑能耗的影响。采用Matlab实现的有限差分法计算了含/不含W掺杂VO?墙体的温度分布，计算过程中考虑了W掺杂VO?吸收率随室外温度动态变化的因素，测算了衰减系数、时间延迟、传热量以及制冷/制热峰值负荷。结果表明：夏季室内表面温度根据朝向不同可降低2-3°C；使用W掺杂VO?带来的月均制冷节能率约70%，相当于每月节省21.6美元电费。冬季时W掺杂VO?保持与未保温墙体相同的吸收率，因此室内表面温度和供暖能耗差异较小。将W掺杂VO?应用于智能热控墙体隔热系统，可实现建筑围护结构太阳吸收率的实时动态调节，使智能墙体概念更具可行性。

    关键词： 能效、智能墙、辐射热整流、热致变色、实时动态吸收率、二氧化钒

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 中空二氧化硅纳米粒子纳米限域空间内VO2纳米粒子的氧化/还原控制

    摘要： 二氧化钒（VO?）具有良好的热致变色性能，可用于智能窗。为改善其可见光透过率低的缺陷，研究者提出将VO?纳米颗粒固定在中空纳米颗粒的二氧化硅壳层上。这种结构不仅能提升VO?的分散性，缓解其在单斜相与四方相间反复相变产生的应力，中空内部还可防止VO?氧化生成V?O?、V?O?等副产物，同时避免钒原子周围有机物的热分解。采用先前报道的模板法制备了具有微孔（小于2纳米）的中空二氧化硅纳米颗粒，钒螯合配体溶液通过微孔渗入中空内部，加水形成的钒中间体随后被二氧化硅壳层捕获。在氮气氛围下结晶过程中，通过优化钒前驱体浓度及钒/水、钒/中空二氧化硅纳米颗粒比例，最终将10-30纳米的VO?颗粒高分散地固定在二氧化硅壳层上。水中分散的VO?/中空二氧化硅纳米颗粒比商用VO?具有更高的可见光透过率，其红外区热致变色性能也与商用样品相当。

    关键词： 热致变色、中空二氧化硅纳米粒子、二氧化钒、微孔

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 磁控溅射生长的二氧化钒薄膜厚度调制热致变色特性

    摘要： 采用直流磁控溅射法在320°C下于钠钙玻璃上制备了二氧化钒(VO2)薄膜，研究了薄膜厚度对VO2薄膜微观结构、表面形貌及热致变色性能的影响。X射线衍射表明：当膜厚超过102 nm时，沉积薄膜呈现显著的VO2(011)晶面择优取向。计算得出VO2薄膜晶粒尺寸随膜厚增加从16.05 nm持续增大至34.56 nm。紫外/可见/近红外分光光度计测试显示：当膜厚从79 nm增至264 nm时，可见光透过率降低而红外透射切换效率提高。此外，VO2薄膜光学带隙范围为1.15-1.40 eV，且较厚薄膜具有更小数值。电阻率温度特性测试结果表明：这些VO2薄膜的相变温度范围为53-60°C（显著低于单晶VO2的68°C），且随膜厚增加金属-半导体相变特征更为明显。综合来看，80-100 nm厚度范围的薄膜在可见光透过率与太阳能切换效率方面表现出相对均衡的综合性能。

    关键词： 热致变色性能、薄膜厚度、二氧化钒、磁控溅射

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 二氧化钒纳米结构在石墨烯纳米片上的生长

    摘要： 金属氧化物/石墨烯杂化纳米材料被认为是具有广阔前景的功能材料，可用于二次电池高电容电极材料、高性能气体传感器高灵敏度材料等先进应用领域。本研究采用卧式炉系统的蒸汽输运法，在硅片和剥离石墨烯上生长了形貌可控的二氧化钒（VO2）纳米结构。在0.4千帕条件下，一维VO2纳米线于SiO2(300纳米)/Si衬底上生长；而在相同压力下，剥离石墨烯纳米片上则生长出厚层多晶VO2片状结构。此外，在101千帕（常压）条件下，多晶VO2片状结构仅在剥离石墨烯纳米片上生长。常压下石墨烯纳米片上多晶VO2片状结构的生长归因于其对石墨烯表面羰基等功能基团的优先生长特性，这些功能基团充当了VO2纳米结构的成核位点。

    关键词： 纳米结构、混合纳米材料、气相传输法、石墨烯、二氧化钒

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 门控可调谐热致金属-绝缘体转变在VO?中实现，并单片集成于WSe?场效应晶体管内

    摘要： 二氧化钒（VO?）因其在室温附近发生电阻率阶跃变化的金属-绝缘体相变（MIT），有望成为开关与传感器件的构建基础。实现VO?多功能应用的关键挑战在于通过场效应器件结构中的栅压调控相变。本研究展示了一种基于VO?微米线的栅控阶跃开关器件——该VO?微米线通过范德华堆叠与二维二硒化钨（WSe?）半导体实现单片集成。我们以VO?微线作为漏极接触、钛作为源极接触、六方氮化硼作为栅介质，制备了WSe?晶体管。观测发现该晶体管呈现双极传输特性，且电子分支电导率更高。在VO?相变临界温度以下，电子电流随栅压连续增大；接近临界温度时，电流在特定栅压下出现突变的非连续阶跃，表明接触的VO?相变由栅压介导的自热效应引发。本研究为通过二维半导体范德华堆叠开发栅控可调VO?器件奠定了基础，在电子与光子学应用领域具有重要潜力。

    关键词： 二维材料、场效应晶体管、二硒化钨、相变材料、二氧化钒、金属-绝缘体转变、范德华异质结构

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 碱金属促进钨掺杂二氧化钒(VO2)的加速效应

    摘要： 单斜相二氧化钒（VO2(M)）会发生可逆的相变，从单斜晶系（半导体）转变为四方晶系（金属），并展现出优良的热致变色性能。硫酸氧钒（VOSO4）作为钒源，在碱性物质存在下于温和条件下易于制备VO2(M)。本研究探究了添加NH4HCO3、NH3·H2O和NaOH对掺杂/未掺杂钨的VO2晶体形成及其热致变色性能的影响。三种碱中碱性最强的NaOH产生了最强且最尖锐的X射线衍射峰，而碱性最弱的NH4HCO3则呈现相反效果。值得注意的是，在通过钨掺杂调节相变温度时，与使用NaOH相比，采用NH4HCO3更有利于形成缓慢结晶框架。

    关键词： 氢氧化钠、二氧化钒、碳酸氢铵、氢氧化铵、钨掺杂

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 用于增强能源应用的多功能单斜相VO2纳米棒薄膜：光电化学水分解与超级电容器

    摘要： 采用射频反应磁控溅射法，在300°C衬底温度及不同氧流量条件下，于氧化铟锡镀膜玻璃基底上沉积了单斜相VO?纳米棒薄膜。通过标准分析技术对薄膜进行表征发现：该VO?薄膜呈现高结晶度单斜相结构，具有约1.73 eV的间接带隙。当氧流量优化至4 sccm时，薄膜形成纳米棒结构，在可见光区光电化学水分解过程中展现出约0.08 mA cm?2的显著光电流。电化学性能测试表明：该纳米棒薄膜在10 mV s?1扫描速率下比电容达约486 mF cm?2。此外，安培I-t曲线显示VO?薄膜电极在光氧化过程中具有高度稳定性。经5000次100 mV s?1扫描循环后，该纳米棒薄膜仍保持约120 mF cm?2的良好比电容。当氧流量为2和6 sccm时，沉积薄膜的光电流分别为0.06和0.07 mA cm?2，比电容分别为398和37 mF cm?2。值得注意的是，在氩气8 sccm与氧气4 sccm条件下沉积的薄膜因具有类纳米棒形貌，展现出最优的光电化学水分解性能和比电容。

    关键词： 超级电容器，分压，反应溅射，光电化学水分解，二氧化钒，单斜晶系

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 单斜相二氧化钒热致变色颗粒的尺寸与形貌调控及其在智能窗中的应用

    摘要： 通过热分解乙二醇氧钒（该前驱体可在常压条件下于乙二醇溶液中简单沉淀获得）合成了单斜相二氧化钒(VO?(M))。通过调节钒前驱体的摩尔浓度可轻松控制颗粒尺寸与形貌。随后将VO?(M)与聚乙烯吡咯烷酮复合制备薄膜。高浓度钒前驱体生成约30纳米的小球形纳米颗粒，而低浓度则形成大尺寸棒状颗粒。采用VO?(M)纳米颗粒制备的复合薄膜表现出高透光率(Tlum=79%)和红外调制能力(ΔTIR=5.6%)。本研究表明此类VO?(M)复合薄膜在智能窗应用方面具有良好前景。

    关键词： 太阳能调制能力、能效、尺寸与形状调控、高透光率、二氧化钒(M)颗粒、热致变色涂层

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 离子液体分解在VO?电化学金属化中的作用：基于核磁共振的栅极机制与VO?还原研究

    摘要： 通过离子液体电解质（即电解门控）实现初始绝缘态VO?的金属化，这一技术近期因其在莫特晶体管和存储器件等潜在应用中备受关注。研究表明该金属化过程具有电化学特性，尤其先前已有大量证据显示离子液体门控过程中会移除微量氧元素。虽然氢插层机制也被提出，但其氢源始终未明。本研究采用固态魔角旋转核磁共振技术（1H、2H、1?O和?1V），首先探究VO?的热致金属-绝缘体相变，进而研究催化加氢VO?与电解金属化VO?。实验表明块状VO?颗粒的电解金属化过程伴随氢插层现象，其程度可通过定量1H核磁共振精确测定。通过分析氢的可能来源，并利用选择性氘代离子液体，揭示该氢化过程源于离子液体的去质子化——具体而言，常用二烷基咪唑类离子液体中起作用的是"卡宾"质子。升高电解温度会加剧氢化程度，先形成低氢含量金属正交相，继而生成高氢含量绝缘居里-外斯顺磁正交相，这两种相态在催化加氢VO?中同样被观测到。磁化率测量结果支持核磁共振结论，证实了泡利顺磁性与居里-外斯顺磁性的对应程度。最后，核磁共振技术检测到电解门控VO?薄膜中的氢存在，提示在解释电解门控实验中的电子结构变化时，不应忽视电解质分解、质子插层及电解质分解产物的反应影响。

    关键词： 金属-绝缘体转变、氢插层、二氧化钒、核磁共振波谱、电解质门控、离子液体

    更新于2025-09-23 15:21:21