VO2在68℃发生半导体-金属可逆相变,相变前后其晶体结构会由单斜结构变成四方金红石结构,相变过程还伴随着光学和电学等性质的突变。VO2的相变可以通过光辐照、电场、热和应力等多种外界激励驱动,其相变性能会随着制备条件、掺杂和膜层匹配的不同发生变化,有望被广泛应用于智能窗、光电转换开关、红外激光防护、传感器和信息储存等领域,因此,VO2是一种具有重要发展前景的相变材料。对很多的应用而言,二氧化钒68℃的相变温度显得过高。为了克服传统掺杂工艺在降低其相变温度时相变性能劣化的缺点,本论文将探索采用在非掺杂VO2薄膜表面镀制重掺杂VO2超薄层,然后再进行后退火的方法,以得到具有良好相变性能低相变温度VO2薄膜的可行性,具体研究了本征VO2层厚度、退火温度、重掺杂超薄层厚度、退火气氛以及保护层等工艺参数对直流脉冲反应磁控溅射VO2薄膜相变温度及相变性能的影响。为了研究Cr重掺杂层对不同厚度VO2薄膜的相变温度及光电性能的影响,常温下在不同厚度VO2薄膜表面利用Cr和V直流反应共溅射制备15s的Cr重掺超薄层,然后将所得的样品在300℃下退火30min。实验结果表明,不同厚度未掺杂VO2薄膜样品的相变温度在51℃～59℃,Cr掺杂后有相变样品的相变温度均降至35℃附近。沉积时间为0.5h的VO2薄膜样品相变特性基本完全消失,1h样品相变性能也明显减弱,而2.5h样品可见光透射率仅为50.99%。当VO2的沉积时间为2h时,Cr重掺杂的VO2薄膜的相变温度为36.4℃,其在可见光波段的透射率为54.10%,能量调制率为10.1%。以上结果说明,本征VO2层太薄或太厚均不适合采用该方法掺杂降低相变温度。分别研究了退火温度、Cr重掺杂层的厚度以及退火气氛等Cr重掺杂层制备工艺对Cr掺杂VO2薄膜相变温度的影响。实验结果表明,随着退火温度升高,相变温度变低,但是相变性能略有劣化。当退火温度为300℃时,所制备的Cr掺杂VO2薄膜的相变温度降低至35℃附近,同时保持优异的相变特性,是较合适的退火温度。Cr掺杂层厚度的不同会导致Cr原子掺杂量不同,随着掺杂层厚度的增加,相变温度逐渐有效降低,可见光透射率也逐渐降低,掺杂层过厚时虽然相变温度降低明显,但可见光透射率损伤严重。当Cr重掺杂层的沉积时间为15s时,VO2的相变温度是32.5℃,是较合适的重掺杂层厚度。真空、氩、氩氧不同气氛下退火结果比较表明,2Pa氩气氛围下退火时,VO2的相变温度为30.5℃,并保持良好的相变性能,同时掺杂前后的可见光透射率改变较小。重掺杂层退火先后顺序对VO2/TiO2复合薄膜影响实验结果表明,重掺杂层后退火工艺制备得到的TiO2/VO2复合薄膜,不仅可以将VO2的相变温度由57.3℃降低至50.9℃,还保持了其较高的可见光透射率,同时实现保护作用。