研究人员发现了二氧化钒薄膜导电的原因

来自莫斯科物理与技术研究所和RAS理论与应用电磁学研究所的研究人员发现了二氧化钒薄膜导电的原因。发表在物理评论B，他们的发现将使热成像设备的灵敏度和反应速度优于现有的类似物。

虽然100纳米二氧化钒(VO2)薄膜通常不导电，但当轻微加热时，电阻下降高达10万倍。例如，在外加电压下可能发生这种情况。这一特性被用于创建高速可切换设备和传感器，用于太赫兹、微波、光学或红外范围内的直流电或交流信号。

欧洲杯足球竞彩材料科学家在20世纪中期发现，VO2薄膜可以导电。直到现在，这种材料电学性质变化背后的精确机制仍是未知的。认识到这一机制，就可以进行面向应用的材料设计。欧洲杯足球竞彩

这包括合成具有预定属性的薄膜，例如电导率变化的温度或加热前后电阻之间的比率。

“这些薄膜最有用的地方是用于非冷却辐射热计的传感器。热成像系统下的测辐射热计。VO2薄膜可以提高它们的灵敏度和反应速率，扩展它们对快速移动物体的适用性。”该研究的合著者、麻省理工学院兰道物理与研究学院的博士生Viktor Polozov评论道。

MIPT的研究人员提出了一种VO2薄膜在绝缘和导电状态之间转变的方案。首先，薄膜受热，导电区域偶尔出现在其中。然后这些区域连接起来，变成一个通道，使薄膜传导电流。进一步加热会使通道变宽，降低薄膜的电阻。

这一过程是通过所谓的“爆炸机制”进行的。在其他材料中也有类似的观察结果。欧洲杯足球竞彩例如，高温超导体的超导转变也具有这种特性。

为了证明VO2薄膜也经历了类似的过程，俄罗斯研究人员依靠理论和实验相结合的方法。一方面，他们利用描述爆炸过程的现有模型，从理论上预测薄膜的电流-电压特性以及电阻随温度的变化。另一方面，该团队合成了自己的具有不同性质的薄膜，并通过实验测量了它们的参数。

理论计算与实验结果一致，对于沉积在不同基底上的不同结构的薄膜也是如此。这使我们得出结论，所涉及的机制是普遍的——也就是说，它解释了所有VO2薄膜的热诱导导电性。”麻省理工学院兰道物理与研究学院的亚历山大·拉赫曼诺夫教授说，他是这项研究的合著者。

研究人员证实了他们的假设，即VO2的转变是以爆炸状态为特征的。既然他们知道了转换的基础机制，团队就可以对该过程建模了。这将是他们未来研究的重点。

来源:https://mipt.ru/english/