二氧化钒——未来电子业的革命性材料

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二氧化钒因其独特属性成为取代硅材料用于新一代低功耗电子设备的理想选择。瑞士研究人员近日展示了将二氧化钒用于航空航天通信系统以实现可编程射频电子功能，凸显了这种氧化物的应用潜力。

二氧化钒具有相变特性，形态可在绝缘体和金属之间转换，在室温下表现为绝缘体，在68摄氏度以上则表现为金属导体。这是由于其原子结构在温度高于68摄氏度后能从室温晶体结构转变为金属结构，转变发生的时间还不到1纳秒，这对电子应用来说是一个优势。相关研究让很多人相信，二氧化钒可能成为未来电子业的革命性材料。

然而，要释放二氧化钒的全部潜能并非易事，因为对现代电子器件来说，许多电路必须保证能在100摄氏度下完美运行，而68摄氏度这一转换温度实在太低了。此外，二氧化钒对其他因素也很敏感，如通电或在太赫兹辐射脉冲下都可能导致其发生相变。

瑞士洛桑联邦理工大学研究人员先前通过向二氧化钒薄膜中添加稀有金属材料锗，将二氧化钒的相变温度提高到100摄氏度以上。在最新研究中，他们在射频应用上又有突破，首次利用二氧化钒以及相变开关技术制造出超紧凑、可调节的频率滤波器。这种新型滤波器尤其适用于空间通信系统使用的频率范围。相关论文已发表在美国电气与电子工程师学会开源期刊IEEE Access上。

这一应用突破还可促进对超低功耗电子器件中二氧化钒应用的进一步研究。除空间通信外，其他应用领域还包括用于自动驾驶的神经网络计算和高频雷达等。由于应用潜力巨大，这一研究不仅得到欧盟“地平线2020”计划的资助，还吸引了包括IBM瑞士研究院、德国马克斯·普朗克计算机科学研究所和英国剑桥大学等多家大学和研究机构共同参与。

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