Engineers atEcole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)have shown that the compound vanadium dioxide can be programmed to have radiofrequency electronic functions that could prove to be useful for aerospace communication systems.
钒具有四种不同的氧化物，但二氧化钒（VO2）是深蓝色的固体和两性氧化物。它溶解在酸中以得到蓝色[vo] 2+钒基离子，但在碱中，它提供了棕色[V4O9] 2-离子。制造如此独特的二氧化钒特性包括金属 - 绝缘体过渡，在室温下作为绝缘体和在68°C以上的温度下作为绝缘体。
VO2目前用于传感器，表面涂层和成像，但是二氧化钒的独特性能可用于超越电流硅设备。对VO2的研究可能会产生新一代的低功率电子设备。
这项研究是在“相变”项目下进行的，最近发表了有关IEEE Access的工作的论文。研究委员会和大型公司都看到了这项研究的潜在影响，直到2020年才投入了390万欧元的欧盟资金。该项目激起了Thales France，IBM Research，AMO等公司的兴趣。GmbH，Max-Planck-Gugesellschaft和剑桥大学等大学
VO2的性质是由于其温度变化的原子结构。VO2在室温下从晶体结构中的纳秒级过渡到高于68°C的金属结构。对于电子应用来说，结构变化的速度被认为是一个重要的优势，但是低过渡温度已被证明很难，因为对于需要在100°C下可以平稳运行的电路的现代电子设备的温度太低。
VO2 is also sensitive to other factors that could cause it to change phases, such as by injecting electrical power, optically, or by applying a THz radiation pulse
Adrian Ionescu，EPFL教授 - 纳米电子设备实验室（Nanolab）
两名EPFL研究人员的工程学院（STI）和安德烈亚斯·舒勒教授的Ionescu教授和安德烈亚斯·舒勒教授发表了研究Journal of Applied Physics2017年7月，可能已经找到了解决此问题的解决方案。他们发现，将锗添加到VO2膜中意味着材料的相变温度可以提升至100°C以上。
现在，科学家可以制造超紧凑的可调节频过滤器。新技术使用VO2和相变开关，在对于空间通信系统至关重要的频率范围内尤其有效。它使用KA波段，可编程频率调制在28.2至35 GH之间。
这些发现促使对超低功率电子设备中VO2的可能应用进一步研究。除了空间通信的应用外，还需要进一步探索的其他潜在领域，还包括神经形态计算，人工智能和自动驾驶汽车的高频雷达。
缩略图图片来源：beresnev / shutterstock
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