最大金属——绝缘体相变机理的研究进展( VO2金属-绝缘体相变机理的研究进展 )

罗明海 徐马记 黄其伟 李派 何云斌 二氧化钒 MIT相变 Mott相变 Peierls相变

VO是一种热致相变金属氧化物. 在341 K附近, VO发生由低温绝缘体相到高温金属相的可逆转变, 同时伴随着光学,电学和磁学等性质的可逆突变, 这种独特的性质使得VO在光电开关材料,智能玻璃,存储介质材料等领域有着广阔的应用前景. 因此, VO金属-绝缘体可逆相变一直是人们的研究热点, 但其相变机理至今未有定论. 首先, 简要概述了VO相变时晶体结构和能带结构的变化情况: 从晶体结构来讲, 相变前后VO从低温时的单斜相VO(M)转变为高温稳定的金红石相VO(R), 在一定条件下此过程也可能伴随着亚稳态单斜相VO(B)与四方相VO(A)的产生; 从能带结构来看, VO处于低温单斜相时, 其d能带和π能带之间存在一个禁带, 带宽约为0.7 eV, 费米能级恰好落在禁带之间, 表现出绝缘性, 而在高温金红石相时, 其费米能级落在π能带与d能带之间的重叠部分, 因此表现出金属导电性. 其次, 着重总结了VO相变物理机理的研究现状. 主要包括: 电子关联驱动相变,结构驱动相变以及电子关联和结构共同驱动相变的3种理论体系以及支撑这些理论体系的实验结果. 文献报道争论的焦点在于, VO是否是Mott绝缘体以及结构相变与MIT相变是否精确同时发生. 最后, 展望了VO材料研究的发展方向.

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