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氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计的研究1. 引言1.1 概述氧化钒薄膜材料及非制冷红外探测器微结构设计是当前光电领域中的研究热点之一。
红外技术具有在暗夜或复杂环境下实现目标探测和成像的能力，因此被广泛应用于军事安防、火灾监测、医学诊断等领域。
然而，传统的制冷红外探测器由于高成本、大尺寸以及复杂维护等问题限制了其在民用领域的普及。
非制冷红外探测器作为一种新型的探测技术，具有体积小、重量轻、无需制冷等优点，在红外领域有着广阔的应用前景。
1.2 研究背景在非制冷红外探测器中，氧化钒薄膜材料作为一种重要的敏感元件已经引起了广泛关注。
氧化钒薄膜具有良好的热电特性和纵横触发效应，可将红外辐射转化为电信号，并显示出快速响应、高灵敏度的特点。
然而，氧化钒薄膜在实际应用中面临着一些挑战，如制备工艺复杂、稳定性差等问题，因此对其进行深入研究和优化设计具有重要意义。
1.3 研究意义本文旨在探索氧化钒薄膜材料以及非制冷红外探测器微结构设计的相关研究，并揭示其在红外技术领域中的应用潜力和发展方向。
通过对氧化钒薄膜材料制备方法和物理性质的分析，可以为制备工艺的改进提供依据，并为其应用领域提供更广阔的空间。
同时，通过对非制冷红外探测器微结构要素及其优化设计进行研究，可以提高非制冷红外探测器的灵敏度和响应速度。
将氧化钒薄膜与非制冷红外探测器相结合，则可实现更高性能的红外成像系统。
我们希望本文能够为相关领域的研究人员提供有益参考，并促进氧化钒薄膜材料和非制冷红外探测器微结构设计技术的进一步发展。
2. 氧化钒薄膜材料研究2.1 氧化钒薄膜的制备方法氧化钒薄膜是一种重要的功能材料，在红外光电子器件中具有广泛的应用。
为了制备高质量的氧化钒薄膜，研究人员尝试了多种不同的制备方法。
一种常用的制备氧化钒薄膜的方法是物理气相沉积（PVD）。
在这个过程中，首先需要将高纯度的金属钒加热至其沸点，形成金属蒸汽。
然后，将基底材料放置在反应室中，并通过调节反应室内部的温度和压力来控制金属钒与基底之间的相互作用。
单兵伪装服及其伪装方法的研究进展杨晔;夏前军;钱坤;徐阳【摘要】随着高新侦查技术的不断发展,士兵在复杂战争环境中的生存能力和作战能力受到很大的考验,因此做好单兵伪装显得极为重要.伪装服是单兵作战的重要装备之一,经过几十年的发展,伪装服已经发展出林地型、荒漠型、雪地型等多种类型,伪装性能及其研究也更加多样化,未来单兵伪装服将朝着多谱段伪装性能方向发展.【期刊名称】《纺织导报》【年(卷),期】2019(000)008【总页数】4页(P57-60)【关键词】单兵;伪装服;可见光伪装;红外伪装【作者】杨晔;夏前军;钱坤;徐阳【作者单位】江南大学纺织服装学院;南京际华三五二一特种装备有限公司;江南大学纺织服装学院;江南大学纺织服装学院【正文语种】中文【中图分类】TS195.9;E919随着现代化军事侦查技术的不断发展，士兵在战场上的生存能力和作战隐蔽性受到极大的考验。
伪装服作为单兵作战的重要装备之一，可以隐藏士兵的身体轮廓，使其更有效地融入背景环境中，保护其不被侦查设备发现，从而提高士兵的作战能力，因此研究伪装服的类型、款式、颜色、性能等显得愈发重要。
1 单兵伪装服的发展历程真正意义上的伪装服出现在第一次世界大战期间，英军狙击手在军用风衣上用颜料涂成不规则图案，从而伪装自己的身形。
“二战”后德军研制了多色迷彩服，因效果良好，各国开始效仿。
我国自抗美援朝时期开始仿照苏联制作一些制式伪装服。
随着探测设备的不断发展，简单的伪装服已经不能满足伪装要求。
各国开始对伪装服进行大量研究。
在原料方面，开始大量应用涤/棉、锦纶、涤纶等，从而使伪装服质轻高强；在后整理方面，研制了各种防光学伪装、防红外伪装的颜料和涂料，使伪装服不仅具有可见光伪装性能，同时具有近红外伪装和热红外伪装性能，提高了伪装服的综合伪装性能。
另外，伪装服在防护功能上也有了很大的发展，比如防寒、防水、阻燃等性能，显著提高了单兵作战的综合能力。
2 伪装服的构成、款式与色调2.1 伪装服的基本构成早期伪装服是单层的，外侧涂上简单的迷彩图案。
〈综述与评论〉第三代红外探测器的发展与选择史衍丽1,2（1.昆明物理研究所，云南昆明 650023；2.微光夜视技术重点实验室，陕西西安 710065）摘要：随着军事应用对高性能、低成本红外技术的需求，红外探测器像元数目从少于100元的一代发展到10万元中等规模的二代，到百万像素的三代，何谓第三代？在众多的材料和器件中，可作为第三代红外探测器的材料以及器件有哪些？在红外探测器技术飞速发展的今天，我们该作如何的选择？结合以上问题，对当前国际上作为第三代红外探测器选择的碲镉汞、量子阱以及Ⅱ类超晶格探测器材料、器件进行了分析，总结了第三代红外探测器的特征，为国内第三代红外探测器的发展提供选择与参考。
关键词：第三代红外探测器；碲镉汞；量子阱；Ⅱ类超晶格中图分类号：TN215 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2013)01-0001-08 Choice and Development of the Third-Generation Infrared DetectorsSHI Yan-li1,2（1.Kunming Institute of Physics, Kunming 650223, China;2.Science and Technology on Low-light-level Night Vision Laboratory, Xi’an 710065, China）Abstract：With the requirement of military application and development of the infrared detectors toward high performance and low cost, infrared detectors continuously develop from the first generation with low density pixel number below 100 to second generation with middle number of pixel about 100 000 till to third Generation with megapixel number. What is the third generation infrared detector? How to choose the device and material as the third generation infrared detector? HgCdTe, quantum well infrared detectors and type-II superlattices infrared detectors have been thought as third generation infrared detectors in the world, the corresponding materials and devices were discussed in order to understand the characterization of the three kinds detectors, the aim is to advance the development of our third generation infrared technology.Key words：third generation infrared detectors，HgCdTe，QWIPs，type-Ⅱ superlattices0引言红外探测器技术是红外技术的核心，红外探测器的发展引领也制约着红外技术的发展。
国内外红外隐身材料研究进展叶圣天;刘朝辉;成声月;班国东【摘要】从红外探测系统的探测方法和Stefan-Boltzmann定律两个方面分析红外隐身材料的隐身原理,得出红外隐身的主要措施有降低目标表面红外发射率和控制目标表面温度.综述了低发射率涂层材料、控温涂层材料、智能隐身材料和生物仿生隐身材料等四种红外隐身材料近几年的国内外研究现状.指出了目前红外隐身材料研究存在的问题,在此基础上,展望了红外隐身材料未来的发展方向.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2015(045)011【总页数】7页(P1285-1291)【关键词】红外隐身;低发射率;控温涂层;智能隐身材料;生物仿生隐身材料【作者】叶圣天;刘朝辉;成声月;班国东【作者单位】后勤工程学院化学与材料工程系,重庆401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆401311;后勤工程学院化学与材料工程系,重庆401311【正文语种】中文【中图分类】TN211 引言随着红外探测系统的快速发展和探测精度的提高，军事装备、设施的安全和生存受到了严重威胁，尤其是战斗机、坦克和舰船等具有大功率发动机的移动目标，运动时会产生高温，导致军事目标的红外辐射量大幅度增加，与背景形成强烈的辐射反差，增加了被发现的概率。
红外隐身材料，能够通过涂覆在目标表面等方式弱化目标的红外辐射特征信号，有效降低目标被发现和识别的概率，提高目标的战场生存能力。
因此，红外隐身材料受到世界各军事强国的关注，并投入大量的人力、物力、财力进行研究。
2 红外隐身材料隐身原理2.1 红外探测系统探测方法一切高于绝对零度的物体都能发出红外辐射，红外辐射的光子能量能够使一些活泼金属产生红外光电效应。
红外探测系统的原理就是通过上述红外光电效应把红外辐射特征信号转化为电信号。
红外探测的方法有两种:一是点源探测，与红外探测系统能探测目标的最大距离有关［1］:式中，J为目标红外辐射强度;τa为大气透过率;D0为红外探测系统中光学系统的接收孔径;NA为光学系统的数值孔径;τ0为光学系统的红外透过率;D*为红外探测系统的探测率;ω为瞬时视场;Δf为系统带宽;Vs为信号电平;Vn为噪声电平。
第32卷 第6期 激光与红外Vol.32,No.6 2002年12月 LASER & INFRARED December,2002 文章编号:100125078(2002)0620374204氧化钒热致变色薄膜的研究进展潘 梅,陆 卫(中科院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室,上海200083)摘 要:介绍了氧化钒热致变色薄膜的研究进展,对其制备、特性、理论研究和应用技术作了简要的介绍和分析。
关键词:VO2薄膜;金属2半导体相变;微测辐射热计;非制冷红外焦平面中图分类号:V254.2;TH14511 文献标识码:AR eview of V O2Films as Thermochromic MaterialsPAN Mei,L U Wei(National Laboratory for Infrared Physics,Shanghai Institute of Technical Physics,Chinese Academy of Sciences,Shanghai200083,China)Abstract:The article introduces the development of VO2films in recent years,focusing on the preparation,character2istics,theory study and applications.K ey w ords:VO2films;metal-semiconductor phase transition;uncooled microbolometer;IR focal plane array1 前 言VO2是一种具有金属2半导体相变的过渡金属氧化物。
伴随着相变,VO2会出现光学、电学和磁学性质的一些突跃,人们习惯上将上述性质随温度变化的现象统称为热致变色[1]。
随着薄膜技术的发展,人们开始利用各种方法制备VO2薄膜。
以高灵敏为特征的氧化钒非致冷红外探测器的应用氧化钒非致冷红外探测器属于第三代红外探测器，它广泛应用于工业、农业、国防、医疗、交通等诸多领域，具有体积小、质量轻、功耗低、非致冷的优势，研究学者在多年来都致力于提升该非致冷红外探测器的灵敏度，并通过制备高电阻温度系数的氧化钒薄膜、掺氮氧化钒薄膜和黑金吸收层，提高非致冷红外探测器的性能。
文章从氧化钒非致冷红外探测器的工作原理、构造、材料制备、器件性能和测试等方面进行探讨，并论述其发展前景。
标签：氧化钒；非致冷；红外探测器；高灵敏；器件1 微机电系统和非致冷红外探测器概述微机电系统主要是依据微机电和电化学方法而实现的，其核心元件包括：传感单元和信号传输单元，由这些核心元件制成的传感器可以传感一些生物、化学、物理的参量存在和强度，具有灵敏、准确地测量最小样品量的优点，它们成批地应用于工业领域，常用的传感器有：光传感器、生物传感器、化学传感器、压力传感器，而文章研究的是基于微机电系统中微加工技术的非致冷红外传感器。
非致冷红外探测器广泛应用于军事和商务领域，成为了一种高需求技术，它通过微测辐射热实现传感功能，吸收红外能量大小有关的器件温度变化而引起的电参数的变化实现探测，由于它不是红外直接探测，因而在具有更小的尺寸、更低的功耗的优势之下，还有更长的响应延续时间，非致冷红外探测器的高性能和低功耗优势，使其在市场研发上达到很高的阵列：50um×50um和25um×25um像元尺寸，噪声等效温差可以低于30mK。
伴随着非致冷技术的发展，许多致冷型探测器的红外成像系统也开始运用非致冷探测器阵列，在更高性能的红外成像平台上发挥作用。
2 非致冷红外探测器的理论基础2.1 微测辐射热计理论微测辐射热计是电阻性光敏元，当它接收到红外辐射时，光敏材料的温度增高，电阻即发生变化，电路就可以探测到相应电阻变化引起的微弱电流变化，实现探测。
其探测器的像元膜可以选择不同的氮化硅、二氧化硅和氧化钒热敏电阻材料，以氧化钒热敏电阻材料为例：假设微测辐射热计光敏材料的温度在吸收红外辐射后变化值为△T，氧化钒薄膜电阻变化值为△R，它们之间的关系式表达为：△R=R△T。
分子束外延技术在红外探测领域的应用摘要：对于现代化战争而言，红外技术由于具有安全隐蔽、不易受干扰和保密性强等优点，已经成为不可缺少的关键技术。
红外探测材料的发展决定了红外技术的发展水平，实现高性能和低成本的红外探测器技术，既是红外技术自身发展的必然也是一个国家现代化军事和国民经济发展的需求。
分子束外延技术是一种在超高真空条件下的薄膜生长技术，在高温超导薄膜的研究、多元化合物半导体薄膜的生长等领域应用广泛[1]，由于其生长的材料精准可控，生长环境清洁等优点，是红外探测材料生长的重要渠道。
关键词：分子束外延；红外探测材料；VO21分子束外延技术1.1分子束外延生长原理与优点分子束外延是二十世纪60年代末70年代初由Bell实验室的Arthur和A.Y.Cho等人发展起来的超高真空条件下的外延生长技术。
经典分子束外延设备由生长室、样品传输杆、蒸发源和检测生长的反射式高能粒子衍射仪组成，将所需要的材料放入蒸发源中，通过蒸发源控制器控温加热，使所需要的元素以分子或者原子的方式蒸发到保持在一定温度的衬底上，分子或者原子在衬底表面吸附和转移，以形成所需的高精度薄膜材料。
延生长相对于其他生长方式有一定的优点，第一能控制生长薄膜的层数，制备原子级别的单晶层，并创造出自然界中不存在的结构；第二能精准控制束流和衬底条件，从而得到理想的薄膜材料；第三能生长出高质量的薄膜材料，由于其生长的坏境为高真空，并可以在低温下生长，这就避免了不必要的杂质，从而提高生长薄膜材料的质量；第四能监测薄膜材料的生长和动力学生长过程，从而调整和预测薄膜材料的质量，这需要通过安装高能粒子衍射仪（RHEED）来实现。
1.2薄膜材料的生长模式薄膜材料的生长是一个受到很多因素影响的过程，主要因素有两个，一是动力学因素，主要是指原子由蒸发源蒸镀到衬底上的特定条件，比如生长的速度、各原子的比例、衬底的具体结构和温度等；二是热力学因素，它主要是指降低生长过程中薄膜系统能量的一些因素，比如薄膜与衬底的晶格失配和各原子之间的相互作用等。
红外探测技术的进展、应用及发展趋势葛文奇（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春１３００３３）【摘要】简要介绍了红外技术的发展历史、成像原理及红外器件，并对制冷技术、红外光学系统、前视红外（ＦＬＩＲ）及红外搜索跟踪系统（ＩＲＳＴ）、红外隐身与对抗技术和数据融合技术做了概述，对红外器件、ＩＲＳＴ及其未来发展趋势进行了综述。
关键词：红外器件；制冷技术；光学系统；搜索跟踪系统（ＩＲＳＴ）；发展趋势中图分类号：ＴＮ２１５ＣｕｒｒｅｎｔＳｔａｔｕｓａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＴｒｅｎｄｓｏｆＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｅＷｅｎ－ｑｉ（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓ，ＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｐｙ，ｉｍａｇｅｒｙｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｆｒａｒｅｄｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ，ＦＬＩＲ，ＩＲＳＴ，Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｔｅａｌｔｈａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄａｔａｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄＩＲＳＴａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｆｒａｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｃｏｏｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｏｐｔｉｃａｌｓｙｓｔｅｍ；ＩＲＳＴ；ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄ１引言红外技术在军事应用的牵引和推动下，得到快速发展。
红外系统有如下４方面优点：１．环境适应性好，在夜间和恶劣气象条件下的工作能力优于可见光；２．被动式工作，隐蔽性好，不易被干扰；３．靠目标和背景之间各部分的温度和发射率形成的红外辐射差进行探测，因而识别伪装目标的能力优于可见光；４．红外系统的体积小、质量轻、功耗低。
2017年第36卷第11期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4099·化 工 进展二氧化钒在红外伪装隐身技术中的应用研究进展嵇海宁，刘东青，张朝阳，程海峰，杨力祥（国防科技大学新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，湖南 长沙 410073）摘要：二氧化钒是一种具有热致相变性质的功能材料，其相变温度接近于室温，在相变温度处发生金属-绝缘体转变并伴有电阻率和红外发射率的突变，具有重要的研究价值和潜在的应用前景。
本文综述了二氧化钒的热致相变特性和相变温度的调控方法。
基于二氧化钒可以主动降低红外发射率，控制自身红外辐射强度，总结了二氧化钒薄膜和粉体在红外伪装隐身中的研究进展，并对二氧化钒用于红外伪装隐身情形进行了模拟分析。
最后提出了制备高纯单相二氧化钒纳米粉体、增加二氧化钒涂层的热致变发射率突变量、系统研究二氧化钒的中远红外特性以及实现可见/红外兼容伪装等方面是今后的发展趋势。
关键词：二氧化钒；相变；红外；伪装隐身中图分类号：TB381 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）11–4099–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0243Application advances of vanadium dioxide in infrared camouflage andstealth technologyJI Haining ，LIU Dongqing ，ZHANG Chaoyang ，CHENG Haifeng ，YANG Lixiang（Science and Technology on Advanced Ceramic Fibers and Composites Laboratory ，National University of DefenseTechnology ，Changsha 410073，Hunan ，China ）Abstract ：Vanadium dioxide is a thermochromic functional material that undergoes a reversible metal-insulator phase transition at near room temperature. This phase change is accompanied by a marked change in resistivity and infrared emissivity. Vanadium dioxide materials are of important research value and potential application prospects. Thermochromic properties of vanadium dioxide and the regulation of its phase transition temperature are reviewed. Since the infrared radiation intensity of vanadium dioxide could be controlled by reducing its infrared emissivity actively ，the research progress of vanadium dioxide thin films and powders in the infrared camouflage and stealth technology are summarized. Besides ，tha application of vanadium dioxide for infrared camouflage stealth is also simulated and analyzed. Finally ，it is proposed that the preparation of high purity single phase vanadium dioxide powders ，the increase of thermally induced emissivity changes of vanadium dioxide ，c omprehensive study of the mid-IR and far-IR characteristics ，and visible/infrared compatible camouflage will be the trends of future research ．Key words ：vanadium dioxide ；phase change ；infrared ；camouflage and stealth在高技术条件下的信息化局部战争中，通过信息对抗争夺制信息权如同以往夺取制空权、制海权一样，成为现代战争的焦点，而侦察监视与伪装隐身日益成为信息对抗的矛和盾[1]。
