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超强激光科学卓越创新简报

(第七百六十期)

2026年3月19日

上海光机所在VOx薄膜微结构演变与光学性能调控方面取得进展

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所王俊研究员团队系统研究了退火温度对VOx薄膜微结构演变与光学性能的调控规律，相关研究成果以“Microstructurally Optimizing the Mid-Infrared Optical Modulation Properties of Vanadium Oxide Thin Films via Magnetron Sputtering and Subsequent Annealing”为题发表于RSC Advances上。

基于相变原理的VO2材料能够实现对低能量工作光的高透和对高能量强光的有效压制，且能实现宽波段工作，是强激光防护领域的研究热点，具有广阔的应用前景。然而，钒作为过渡金属元素，具有多价性，在制备时需严格调控化学计量比以避免生成其他钒氧化物，这对工艺稳定性提出了极高要求。同时，在激光防护应用领域，也还存在常温相透过率不高和高低温调节比不足等问题。

研究人员提出了磁控溅射结合后退火的制备工艺，成功实现了VO₂(M1)薄膜的可控制备与性能优化。经退火优化后，薄膜在中红外波段（3.8 μm）激光诱导光调制能力是退火前的3倍，在中红外波段热诱导光调制能力达退火前的12.5倍，退火工艺通过促进晶粒择优生长与氧空位修复，有效解决了VO₂薄膜相纯度控制与缺陷态调控难题。所获薄膜在中红外波段具有调制深度大、常温透过率高等优势，可为新一代宽谱激光防护器件发展提供材料基础与技术支撑。

相关工作得到了国家重点研发计划与中国科学院战略性先导科技专项的支持。

原文链接

图1 VOX薄膜制备示意图及其热/光诱导中红外调制性能测试结果

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