VO₂材料在不同刺激下的超快相变特性，伴随着光学和电学性质的巨大转变，使其在民用和军事等诸多领域具有广阔的应用前景。但VO₂材料的相变机理不明确，制备性能不完善，制约了其在实际应用中的发展。针对目前光热激发的争议，我们的结果更详细地显示了两种相变之间的显著差异。
        本文以中红外光学调制性能为实验目标，主要研究了VO₂的金属-绝缘体共作用。考虑到应用环境，采用射频磁控溅射法在450°C下在蓝宝石衬底上沉积VO₂薄膜，并在氩气环境下退火。对制备的薄膜的形貌、结构和光电性能进行表征，并将两种相变过程分离出来进行观察。我们利用温度依赖性拉曼和温度依赖性电子衍射来监测热诱导过程的晶格跃迁，电子跃迁是由变温度的电学性质定义的。结果表明:热相变过程中晶格跃迁和电子相互作用在温度尺度上是一致的，这导致了相变温度(~341K)下红外光学调制性能的变化。同时，我们利用超快电子衍射直接观察到光诱导的特定晶格取向的变化，这定义了VO₂的结构跃迁。结合时间分辨瞬态透射率的两步演化结果，推测激发激光脉冲中电子相变发生在结构相变之前。整个过程发生在皮秒量级，而电子跃迁只需要几百飞秒。此外，VO₂在中红外波段的光调制性能在不考虑光热相变的情况下约为80%，响应时间可达到皮秒级。清晰详细的VO₂相变过程为其在中红外领域的探索和应用提供了很好的保证。
 

二氧化钒(VO2),绝缘体-金属过渡,结构相变和电子相变,中红外光学调制,光热刺激