二氧化钒（VO₂）是一种典型的金属—绝缘体转变（MIT）材料。其MIT转变温度约为68°C。VO₂的金属—绝缘体转变伴随着数个量级的电阻变化,以及光学常数如近红外折射率、消光系数的变化,因此可以应用于如智能窗、光电开关和传感器等领域。此外,VO₂具有多种同分异构亚稳相,提供了丰富的相变途径和诸多潜在的光电子功能应用。因此,掌握VO₂相变的调控方法可以极大推动VO₂的开发应用。离子掺杂是一种调节金属—绝缘体转变温度(T_MIT)、改变VO₂相结构的有效方法,理解离子掺杂的作用与机理对于设计实用化的VO₂材料具有重要意义。当前,离子掺杂对相变的影响以及影响机理并不明确,一些研究结果尚存在分歧。因此本文对三价离子掺杂展开研究,以分析探究离子掺杂对VO₂相变性能的影响。文中采用水热生长法合成了Fe³⁺,Al³⁺,Cr³⁺掺杂的VO₂,并对材料的组织结构、相变电学性能进行了系统研究。主要研究成果如下:（1）利用水热法在c向蓝宝石面基底上生长了具有高度取向性的VO₂薄膜,并对水热工艺和后续热处理工艺进行了工艺优化,制备得到相变性能优异的VO₂。采用480°C、1 kPa空气气氛下退火,所得薄膜的相变电阻变化大于4个量级。（2）采用水热法合成Fe掺杂VO₂粉体和薄膜,通过SEM、XRD、Raman、变温电阻测试等方法分析了Fe离子对薄膜形貌、结构及MIT特性的影响。Fe掺杂使VO₂相变温度先下降后升高,相变温度最低点（⁶0°C）约在1.5%Fe掺杂量。Raman结果显示,Fe掺杂诱导T相和M₂相稳定存在。变温电阻测试结果表明,Fe掺杂对VO₂相变电阻调制性能有一定衰减作用,但当掺杂浓度小于1.5%时,Fe掺杂VO₂的电阻变化幅度仍接近4个量级,电学开关性能良好。（3）采用水热法制备Al和Cr掺杂VO₂粉体和薄膜,观测了掺杂对VO₂电学调制性能和相变温度的变化的影响。Al掺杂使晶格发生收缩,并使相变温度单调升高。低浓度Cr掺杂引起晶格的轻微膨胀,并在掺杂浓度小于2%时略微降低相变温度;进一步增加掺杂浓度则使相变温度升高。Fe³⁺、Al³⁺、Cr³⁺掺杂实验结果表明,大尺寸三价离子引发晶格膨胀,导致晶格压应力,降低VO₂的相变温度。当掺杂达到一定时,电荷补偿效应的效果超过晶格效应,相变温度升高。三种元素掺杂VO₂的电学相变性能也表明大尺寸三价离子掺杂是一种可以保持相变性能,同时降低相变温度的方法。