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二氧化钒（VO2）是一种强关联电子体系二元氧化物，由于其内部电子、轨道、晶格和自旋的强相互作用，外界微小刺激引起的局域电子和晶体结构的变化即可诱导VO2发生可逆的金属-绝缘体相变。伴随相变，VO2的晶体结构、电阻、红外光透过率、折射率和磁化率等发生急剧的变化。正是因为VO2近室温的相变温度和相变前后物理化学性质的突变，使其在电子、军事、日常生活等方面具有非常广泛的应用前景。
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。
多年来，科研人员研究了各种外界刺激条件下的VO2相变行为和相关的器件应用，具体的相变激励源包括热、光，电，电化学，磁，应力等，不同刺激条件下的VO2相变过程和应用存在很大差异。从VO2相变及相变引起的独特物理化学性能出发，依次总结了热，光，电，电化学，应力以及磁场等不同刺激下VO2相变机理和对应刺激条件下的VO2器件响应和应用。
其中，热诱导的VO2相变仍占据主导，应用范围包括智能节能窗、目标伪装、热整流、射频开关、谐振器、驱动器、温敏器件和场发射器件；光致VO2相变快速、便捷，有利于研究相变动力学过程，相关器件应用包括光存储、全光开关、光电探测器、光晶体管等；电场诱导的VO2相变器件结构简单，应用前景广阔，可用作电开关、场效应晶体管、电子振荡器、忆阻器、射频开关、电光调制器等；电化学条件下的离子掺杂和静电效应引起的VO2相变，可用于离子液体场效应管和电致变色器件；应力会改变中的VO2晶格常数，从而改变其电子结构引起相变，并可用作柔性应力传感器；VO2在相变过程中磁化率也会发生突变，使其在磁制冷和自旋电子器件领域具有潜在的价值。