Correlated metallic state of vanadium dioxide
利用椭圆偏振光谱和反射率测量相结合的方法研究了二氧化钒（VO $_2$）的金属-绝缘体转变和非常规金属输运。数据表明，电子相关性，而不是电子-声子相互作用，管理在金属状态的VO $_2$的电荷动力学。本文研究了金属输运的Ioffe-Regel-Mott极限在极短平均自由程范围内的电导率随频率和温度的变化规律。在金属VO $_2$中，电荷传导的标准准粒子图象是不成立的.
2006-11-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Far infrared absorption by acoustic phonons in titanium dioxide nanopowders
我们报告的光谱特征的远红外电磁辐射的吸收，我们归因于纳米粒子的声学声子模式的吸收。高于背景水平的峰值过量吸收的频率对应于从连续弹性理论预测的偶极声学声子的频率。在纳米颗粒材料的连续弹性介电描述中不能解释吸收的强度。必须考虑量子力学的尺度效应。吸收截面从一个简单的力学唯象模型估计。该结果与由于纳米颗粒表面上的稀疏电荷层引起的吸收似乎是一致的。
2006-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Light Induced Charge Transfer from Transition-metal Doped Aluminium Clusters to Carbon Dioxide
分子与催化剂之间的电荷转移在决定光化学催化过程的效率和产率方面起着关键作用。本文采用第一性原理含时密度泛函理论研究了过渡金属掺杂铝团簇与CO $_2$分子之间的光诱导电子转移。具体来说，我们进行了一系列的掺杂剂（锆，锰，铁，钌，钴，镍和铜）的计算，并发现所得到的系统分为两类：铜和铁掺杂的集群表现出没有基态电荷转移，弱CO $_2$吸附和光诱导电子转移到CO $_2$。在所有其他系统中，我们观察到基态电子转移到CO $_2$导致强吸附和主要是光诱导的电子从CO $_2$回转移到集群。这些发现为合理设计原子级精确的铝光催化剂铺平了道路。
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermal radiative near field transport between vanadium dioxide and silicon oxide across the metal insulator transition
二氧化钒和氧化硅之间的热辐射近场传输在亚微米的距离，预计将表现出强烈的依赖于二氧化钒的状态，在室温附近经历金属-绝缘体转变。本文报道了在二氧化钛（金红石）衬底上加热氧化硅微球和二氧化钒薄膜之间的近场热输运的测量。15 nm二氧化钒薄膜的温度在低于和高于金属-绝缘体-转变的温度下变化，球体温度在100和200摄氏度之间的范围内变化。测量使用基于真空的扫描热显微镜与悬臂式电阻热传感器进行。我们观察到的球和膜之间的距离依赖性的幂律趋势和电导对比度大于2的两个不同的相态的膜的每单位面积的热导率。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Voltage-triggered Ultra-fast Metal-insulator Transition in Vanadium Dioxide Switches
二氧化钒（VO 2）的电驱动金属-绝缘体转变在新兴的存储器件、神经计算和高速电子学中是令人感兴趣的。我们报告的平面外的VO 2金属-绝缘体-金属（MIM）结构的制造和可再现的高速开关测量在这些两端器件。我们已经观察到一个明确的相关性之间的电驱动的开/关电流比和热致电阻变化在金属-绝缘体转变。实验还发现，在室温下，外加电压脉冲可以在2ns内触发金属-绝缘体的急剧转变，开关比大于两个数量级，并且具有良好的耐久性。
2013-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-throughput screening of metal-porphyrin-like graphenes for selective capture of carbon dioxide
纳米材料，例如金属有机骨架，已经被认为捕获CO $_2$。然而，它们的应用在很大程度上受到限制，因为它们表现出对烟道气的差的选择性和在低压下的低捕获能力。我们使用第一性原理热力学对从烟道气中选择性捕获CO $_2$进行高通量筛选。我们发现，在300 K时，在低CO $_2$压力下，d轨道为空的元素选择性地从混合气体中吸引CO $_2$，并在~450 K时释放CO. CO $_2$与元素的结合涉及金属d轨道与CO $_2$ $π$轨道的杂化，并且在实验中观察到CO $_2$ -过渡金属络合物。这一结果使我们能够进行高通量筛选，发现新的有前途的CO $_2$捕获材料与空d轨道，并预测其在各种条件下的捕获性能。此外，这些发现为选择性CO $_2$捕获提供了物理见解，并为探索CO $_2$捕获材料开辟了新途径。
2016-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Softening of the insulating phase near Tc for the photo-induced insulator-to-metal phase transition in vanadium dioxide
利用光泵太赫兹探测光谱研究了二氧化钒薄膜中光致绝缘体-金属（IM）跃迁的近阈值行为。在接近Tc时，观察到驱动IM转变所需的注量减少，这与由于金属体积分数增加（低于逾渗极限）而导致的绝缘状态软化一致。这种相共存促进了均匀金属导电相的生长，随后通过光激发过热。一个简单的动力学模型，使用Bruggeman有效介质理论描述所观察到的初始条件的敏感性。
2007-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unified Band Theoretic Description of Electronic and Magnetic Properties of Vanadium Dioxide Phases
关于二氧化钒（VO2）的绝缘相是否可以用能带理论描述还是必须用强电子相关理论描述的争论即使经过几十年的研究仍然没有解决。使用混合交换泛函或包括自能校正的能带计算占绝缘或金属性质的不同阶段，但尚未成功地占所观察到的磁有序。强相关理论在数量上的成功有限。在这里，我们报告说，通过使用硬赝势和优化的混合交换功能，两个单斜VO2相和高温金红石相的金属性质的能隙和磁有序与现有的实验数据是一致的，避免了明确的作用强相关性。我们还报告了一个新发现的金属单斜相的潜在候选者，并提出了详细的磁结构的M2单斜相。
2016-06-10 cond-mat.mtrl-sci
On the metal-insulator-transition in vanadium dioxide
二氧化钒（VO $_2$）在340 K发生金属-绝缘体转变（MIT），随着温度的降低，晶体结构发生了从四斜晶系到单斜晶系的转变。在MIT处，电导率$σ$下降四个数量级。已知低温单斜相具有较低的基态能量。由于${\boldsymbol k}$出现在传导电子（波包）的半经典运动方程中，所以$k$矢量${\boldsymbol k}$的存在是传导的先决条件.假设每个波包由在垂直于平面的${\boldsymbol k}$方向上行进的平面波组成。四面体（VO $_2$）$_3$晶胞沿晶体的$x$ -、$y$ -和z-轴是周期性的，因此存在三维$k$ -矢量。使用非正交基的周期性不能使固体中的电子动力学合法化。对于单斜晶体，沿c轴存在一维${\boldsymbol k}$。我们相信这种$k$ -矢量维数的降低是电导率下降的原因。三斜晶系和三方晶系（菱形）晶体没有$k$矢量，因此它们一定是绝缘体。石墨中的大多数载流子是“电子”，这通过使用六方晶格的正交晶胞来示出。
2012-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermophysical properties of liquid carbon dioxide under shock compressions: Quantum molecular dynamic simulations
采用量子分子动力学模拟方法研究了二氧化碳在动态压缩下的动力学、电学和光学性质。由状态方程计算得到的主Hugoniot与实验结果吻合较好。通过对关联函数研究分子的解离和重组，发现二氧化碳的分解是40和50 GPa之间沿Hugoniot，观察到非金属-金属过渡。此外，还对冲击压缩CO2沿Hugoniot线的光学性质进行了理论预测。
2010-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Temperature Phase Diagram of Vanadium Dioxide
二氧化钒中强关联电子物理的复杂性体现在其丰富的各种相图中，这反过来又揭示了其各种相变背后的机制。在这项工作中，我们绘制了二氧化钒纳米梁的静压-温度相图，通过独立地改变压力和温度与金刚石压砧细胞。除了众所周知的绝缘M1（单斜）和金属R（四斜）相，该图还确定了绝缘M1'（单斜，比M1更导电）相在高压下的存在，以及X（单斜）和O（正交，仅在高温下）的两个金属相。系统的光学和电学测量与密度泛函计算相结合，使我们能够描绘出它们的相边界，以及揭示一些基本特征的过渡。
2017-03-07 cond-mat.mtrl-sci
Vanadium Dioxide: Metal-Insulator Transition, Electrical Switching and Oscillations. A Review of State of the Art and Recent Progress
二氧化钒是目前最有前途的氧化物电子材料之一。基于VO 2的平面和夹层薄膜MOSFET器件都具有S形I-V特性，这种开关效应与金属-绝缘体转变（MIT）有关。在含有这种开关器件的电路中，如果负载线与I-V曲线相交于NDR区中的唯一点，则观察到弛豫振荡。这些效应对设计各种氧化物电子学器件，特别是基于耦合振荡器的动态神经网络元件具有潜在的应用前景。
2016-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Evidence for strong Coulomb correlations in metallic phase of vanadium dioxide
采用LDA+DMFT方法研究了库仑关联对金属金红石相二氧化钒磁性和光谱性质的影响。计算结果表明，强关联金属态具有有效质量重整化$m^*/m\approx2$。均匀磁化率显示居里-外斯温度依赖性与有效磁矩，$p_{eff}^{theor} = 1.54 μ_B$，在一个很好的协议与实验值$p_{eff}^{exp} = 1.53 μ_B$是接近理想值的V $^{4+}$离子与自旋$S=1/2$，$p_{eff} = 1.73 μ_B$。计算的光谱函数表明，在最近的实验光电子能谱中观察到了发达的Hubbard带。我们认为，金红石相的VO 2是强关联金属，其局域磁矩由钒的$d$ -电子形成。
2010-04-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Methanation of carbon dioxide over ceria-praseodymia promoted Ni-alumina catalysts. Influence of metal loading, promoter composition and alumina modifier
本研究制备了两类二氧化铈-氧化镨促进的镍基氧化铝催化剂，表征其理化性质并测试CO₂甲烷化性能，发现氧化铝改性剂和镍负载量对催化活性的影响远大于铈镨混合氧化物组成。
2024-02-02 cond-mat.mtrl-sci
Towards explainable message passing networks for predicting carbon dioxide adsorption in metal-organic frameworks
Oregon State University（俄勒冈州立大学）
金属-有机骨架（MOFs）是一种纳米多孔材料，可用于从化石燃料发电厂的废气中捕获二氧化碳，以减缓气候变化。在这项工作中，我们设计和训练一个消息传递神经网络（MPNN）预测模拟CO $_2$在MOFs中的吸附。为了深入了解MOF的哪些子结构对预测很重要，我们在读出函数中引入了一种软注意机制，该机制量化了节点表示对图形表示的贡献。我们研究了稀疏注意的不同机制，以确保只识别最相关的子结构。
2020-12-02 cond-mat.mtrl-sci cs.LG
Hybrid-DFT+V$_w$ method for accurate band structure of correlated transition metal compounds: the case of cerium dioxide
混合泛函的非局域交换相关势包含一个导数不连续性，它改进了标准半局域密度泛函理论（DFT）的带隙。此外，通过仔细的参数化，混合泛函可以提供自相互作用减少描述的选择状态。另一方面，一个给定的系统的所有电子状态的统一描述是这些泛函的一个已知的缺点，导致不同程度的本地化状态的描述中的不同的准确性。这种限制可以通过杂化泛函的轨道相关的精确交换扩展来弥补;杂化DFT +V $_w$方法[V. Iv{á}dy等人，B90，035146（2014）]。基于准粒子方程和混合DFT单粒子方程的类比，本文证明了混合DFT +V $_w$泛函的参数可以由近似的准粒子谱确定.所提出的技术导致减少自相互作用，并提供了改进的描述为$s$ / $p$和$d$ / $f$ -电子的模拟系统。我们的电荷自洽方法的性能示出的二氧化铈的电子结构计算，取得了良好的协议与准粒子和实验光谱。
2017-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Tuning electrical properties of silicon dioxide through intrinsic nano-patterns
在二氧化硅（SiO2）中的纳米孔和空隙的固有网络对于膜质量、电绝缘和介电性能方面通常是不期望的。然而，如果我们将这些孔隙视为嵌入电介质基质中的天然纳米图案，那么这为探索开辟了新的前景。纳米图案平台可用于定制载体膜的电、光、磁和机械性质。在这篇文章中，我们报告了通过利用金属纳米孔网络实现的热SiO2薄膜的可调电性能，其中孔填充有金属钛（Ti）。在没有任何有意的化学掺杂的情况下，我们已经表明，可以通过用Ti物理填充本征氧化物纳米孔来控制氧化物膜的电阻率。复合膜的电阻保持恒定，即使在从膜表面除孔之外完全去除金属之后。进行仔细的形态，电气和结构分析，以建立在纳米孔中的Ti的存在下，在所观察到的纳米多孔膜的导电性质中起着至关重要的作用。
2017-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Influence of germanium substitution on the structural and electronic stability of the competing vanadium dioxide phases
采用密度泛函理论（DFT）研究了锗掺杂二氧化钒（VO $_2$）的结构、电子和化学键行为.我们的动机是解释Ge掺杂下金属-绝缘体转变温度的增加，并了解它背后的基本物理和化学在传统的DFT水平上可以捕获多少。我们使用超原胞方法模拟掺杂，在VO $_2$中Ge原子具有不同的浓度和不同的空间分布。我们的研究结果表明，Ge原子的加入强烈扰动的高对称性金属金红石相，并诱导结构扭曲，部分类似于实验绝缘结构的二聚化。因此，我们的工作，暗示在Ge掺杂下观察到的转变温度增加的可能解释，激发进一步的研究了解VO $_2$的结构和电子跃迁的相互作用。
2023-02-02 cond-mat.mtrl-sci
A photoinduced metallic phase of monoclinic vanadium dioxide
几个活跃的自由度（电荷，晶格，轨道和自旋顺序）之间的复杂相互作用被认为决定了许多氧化物的电子性质，但各种贡献的各自作用往往非常难以确定。二氧化钒（VO $_2$）是一个特别臭名昭著的例子。在这里，我们报告相结合的超快电子衍射（UED）和红外transmittance实验中，我们直接观看和分离的晶格和电荷密度的重组，与光诱导的超导体-金属过渡（SMT）在VO $_2$。这些研究揭示了以前未报道的光诱导过渡到一个亚稳态的周期性晶格畸变（PLD）的绝缘体完整的特征，但不同的是一维重排的电荷密度沿八面体配位钒二聚体链和过渡到金属样中红外光学性能。结果表明，UED能够在超快时间尺度上跟踪晶格和电子结构动力学的细节。
2014-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Consecutive Insulator-Metal-Insulator Phase Transitions of Vanadium Dioxide by Hydrogen Doping
我们报告的调制的可逆相变在VO 2薄膜中的氢掺杂。在室温下，随着掺杂浓度的增加，连续观察到金属相和新的绝缘相。结果表明，掺杂氢的极化电荷起着重要的作用。这些电荷逐渐占据V3 d-O2 p杂化轨道，从而调制VO 2晶体导带边态的填充，最终演变成新的价带边态。这证明了VO 2电子性质对电子浓度和轨道占有率的异常敏感性，为相变机制提供了关键信息。
2017-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermopower analysis of metal-insulator transition temperature modulations in vanadium dioxide thin films with lattice distortion
采用热电势法研究了晶格畸变可控的二氧化钒（VO 2）薄膜的绝缘体-金属（MI）相变。在（0001）a-Al_2 O_3、（11-20）a-Al_2 O_3和（001）TiO_2衬底上生长的具有不同晶体取向的VO_2外延膜显示出Seebeck系数（S）的绝对值从~200 μ V K-1显著降低到23 μ V K-1，同时由于从绝缘体到金属的转变，电阻率（ρ）急剧下降。在rho（Trho）和S（TS）的VO 2薄膜中观察到的MI转变温度系统地降低，在伪金红石结构沿c轴的晶格收缩，伴随着MI转变温度宽度的扩大。此外，绝缘相开始变成金属的起始TS远低于起始Trho。这种差异是由于S的灵敏度检测隐藏的金属域在大多数绝缘相，这不能检测到的ρ测量。因此，S-测量提供了一个简单的和优秀的方法，更深入地了解在VO 2的MI过渡过程。
2015-07-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Computation of the correlated metal-insulator transition in vanadium dioxide from first principles
二氧化钒（VO $_2$）是在结构相变时经历金属-绝缘体转变的强关联系统的范例。到目前为止，这一转变需要对理论进行重大的事后调整，以便得到适当的描述。在这里，我们报告的标准国家的最先进的第一性原理量子蒙特卡罗（QMC）计算的VO $_2$的属性的结构依赖性。使用这种技术，我们明确地模拟了电子之间的相互作用，这使得金属-绝缘体转变自然出现，重要的是没有特别的调整。QMC计算表明，结构转变直接导致金属-绝缘体转变和钒自旋耦合的变化。自旋耦合的这种变化导致在绝缘状态下的动量无关的磁激发的预测。虽然两体关联对于为这种转变奠定基础很重要，但当VO $_2$成为绝缘体时，它们不会发生显著变化。这些结果表明，现在可以以定量准确的方式来解释电子相关性，这种方式也是特定于材料的。
2015-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermally Driven Analog of the Barkhausen Effect at the Metal-Insulator Transition in Vanadium Dioxide
二氧化钒的金属-绝缘体转变（MIT）物理仍然是一个非常感兴趣的主题。由于弹性应变对相变的复杂影响，人们对检查VO 2材料特性的相对无应变的方法感兴趣。我们报告的无接触，低应变的MIT通过感应电桥的方法敏感的VO 2粉末的磁响应的研究。而不是观察到预期的阶跃式变化的磁化率在过渡，我们认为，测量的响应是由巴克豪森效应的模拟为主，由于在每个晶粒的磁响应作为时间的函数的材料是循环跨越相边界的非常急剧的跳跃。这种效应表明，未来的测量可以访问这个和类似的相变的动态。
2014-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Efficient nanoscale imaging of solid-state phase transitions by transmission electron microscopy demonstrated on vanadium dioxide nanoparticles
提出ADF-STEM作为高效无损纳米尺度工具监测固态相变，以二氧化钒纳米颗粒为例证明其通过低电子剂量实现清晰衬度成像，为快速大面积纳米尺度表征开辟前景。
2024-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Effects of strain on the stability of the metallic rutile and insulating M1 phases of vanadium dioxide
本研究通过密度泛函理论探讨应变对二氧化钒金属金红石相与绝缘M1相稳定性的影响，发现沿V-V二聚化方向的$c$轴应变因减弱晶格刚度而主导相稳定性。
2025-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Hydrogen related defects in titanium dioxide at the interface to palladium
金属氧化物载体和催化活性金属是用于多相催化的复合催化剂的两种主要成分。气体环境可以在反应过程中改变催化剂，改变其结构和电子性质。在这里，我们使用单色电子能量损失谱（EELS）揭示氢压力依赖的电子结构的变化在Pd/金红石-TiO $_2$界面在环境透射电子显微镜（ETEM）。在Ti $L_{3,2}$ EEL谱中，在$10$ ~Pa的氢压下，在距离界面$_2$ ~nm的范围内观察到了氢致的变化。较低的压力如$1$ ~Pa在EEL谱中没有显示变化。我们把EEL光谱中观察到的变化归因于氢致缺陷在界面附近的积累。基于密度泛函理论，我们建立了金红石-TiO $_2$界面和体相的热力学多态缺陷（TMD）模型。该TMD模型预测在界面处积累高浓度的带正电荷的缺陷。肖特基势垒的存在通过显著降低它们的形成能来稳定这些缺陷。我们的研究结果提供了重要的新见解发生在金属/金属氧化物界面在氢气环境中的催化过程。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Morphology and photocatalytic activity of highly oriented mixed phase titanium dioxide thin films
采用旋涂法在石英衬底上制备了未掺杂和金属离子掺杂的溶胶-凝胶（Sol-Gel）前驱体TiO 2薄膜。这些薄膜的特征在于通过扫描电子显微镜，激光拉曼显微光谱，X射线衍射和紫外可见透射。以亚甲基蓝溶液为研究对象，考察了薄膜的光催化性能。薄膜表现出高度的取向性和热稳定性的α相作为基板效应的结果。在不存在掺杂剂的情况下，金红石相形成为平行带在相变过程中变宽。掺杂或共掺杂过渡金属的TiO 2薄膜在800 ℃以下的温度下，由于氧空位的增加，在分离的团簇中形成金红石。在这项工作中合成的薄膜的光催化活性很低，可能是由于在溶液中的染料分子的二氧化钛表面接触差。过渡金属掺杂剂的存在似乎不利于光催化活性，而混合相膜的性能没有观察到显着不同的单相材料。
2021-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Phonon spectrum, thermodynamic properties, and pressure-temperature phase diagram of uranium dioxide
利用局域密度近似（LDA）$+U$方法研究了UO $_{2}$的结构相变、力学和热力学性质.理论计算得到0 K时的相变压力为40 GPa，与实验值42 GPa吻合较好。压力引起的弹性常数，弹性模量，弹性波速度，和德拜温度的萤石相的增强。超原胞方法计算的基态萤石结构和高压共隧道石结构的声子谱表明，共隧道石结构在环境压力下是动态不稳定的。根据$Γ$ $-$-$X$方向的虚模和$Γ$ $-$ $Z$方向的软声子模，确定了共隧道石到萤石的跃迁路径.在准谐近似下，我们用第一性原理声子态密度和德拜模型计算了晶格振动能。计算的晶格参数，熵和比热的温度依赖性同意与实验观察在低温域。UO $_{2}$两相的吉布斯自由能差预示了压力-温度相图中的边界。固液边界近似的经验方程，使用我们计算的弹性常数。
2013-09-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Lowering Insulator-to-Metal Transition Temperature of Vanadium Dioxide Thin Films via Co-Sputtering, Furnace Oxidation and Thermal Annealing
针对二氧化钒薄膜制备成本高、相变温度（约68°C）高于多数应用需求的问题，本研究通过共溅射、炉内氧化和热退火制备钨掺杂二氧化钒薄膜，实现相变温度随掺杂量每at.%降24.5°C、热滞每at.%缩5.5°C的效果。
2025-04-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Infrared spectroscopy and nano-imaging of the insulator-to-metal transition in vanadium dioxide
本文对二氧化钒（VO 2）薄膜的绝缘体-金属转变（IMT）进行了详细的红外研究。采用常规红外光谱法研究远场IMT。扫描近场红外显微镜直接揭示了随着温度的升高，减少IMT。我们证实了相变也与IMT的冷却有关。我们提出了广泛的近场红外图像相共存的IMT制度VO 2。我们发现，共存的绝缘和金属区域在一个固定的温度是静态的时间尺度上的测量。采用Bruggeman有效介质理论分析远场和近场红外数据的一种新方法，提取了IMT开始时初始金属熔池的光学常数。我们发现发散的有效载流子质量的金属水坑，证明了电子相关的IMT在VO 2的重要性。我们采用扩展的偶极子模型的定量分析所观察到的近场红外振幅对比度，并与基本偶极子模型所获得的结果进行比较。
2009-04-02 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Comment: "Electrical injection and detection of spin accumulation in silicon at 500 K with magnetic metal / silicon dioxide contacts" [Nature Commun. 2:245 doi:10.1038/ncomms125 (2011)]
在最近的一篇出版物中，我们使用三端几何结构中的铁磁金属/ SiO2隧道势垒接触，在高达500 K的温度下演示了n型硅中的电自旋注入和检测（Nature Commun. 2：245 doi：10.1038/ncomms125（2011））。在将我们测量的自旋电压信号与理论预测的值进行比较时，我们遵循Tran等人的分析（Phys. Rev. Lett. 102，036601（2009）），并且无意中传播了其中发现的错误。正如他们在最近的勘误表（arXiv：0810.4770v2）中所指出的，对于自旋扩散长度LSD远小于接触宽度或沟道厚度（我们的实验情况）的样品，自旋电阻面积乘积的正确表达式由乘积{gamma}^2 {rho} LSD给出，其中{gamma}是隧穿自旋极化，{rho}是半导体输运沟道的电阻率。通过这种校正，我们测量的自旋电压比理论预测的要大得多，而不是像我们所说的那样很好地一致。我们强调，我们的论文的基本结论是相同的-系统的电子自旋寿命随着电子密度的增加而减少，这表明自旋积累在Si沟道中，而不是在界面态中。我们进一步表明，所测量的自旋寿命基本上是独立的隧道势垒材料（SiO2，Al 2 O3，MgO）或所使用的磁性金属（Fe，CoFe，NiFe），表明明确的相关性所测量的自旋寿命与Si的字符，并与隧道势垒/界面或磁性金属的相关性不大。
2011-10-07 cond-mat.mtrl-sci
The effect of changing electrode metal on solution-processed flexible titanium dioxide memristors
柔性溶液处理的忆阻器根据电极材料的选择显示不同的行为。将金用于两个电极导致可切换的WORM（一次写入多次读取）电阻装置。两个电极都使用铝增加了行为的丰富性，从而允许弯曲和三角形忆阻开关电阻存储器。具有铝底部电极和金顶部电极的比较装置仅在铝电极为阴极时表现出显著的忆阻电阻切换，表明电极充当氧阴离子的源/汇。当金电极为阴极时，该电极因析氧而变形。这些结果表明，铝有助于稳定和促进溶胶-凝胶TiO $_2$器件中的忆阻行为，并且将电极从铝改变为金产生了根本上不同的器件特性。
2013-12-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How optical excitation controls the structure and properties of vanadium dioxide
我们结合超快电子衍射和时间分辨太赫兹光谱测量，揭示了二氧化钒光致绝缘体-金属转变过程中结构和电子输运性质之间的联系。我们确定的亚稳单斜金属相，这表现出反铁电电荷秩序所产生的热激活，轨道选择性相变中的电子系统的结构。这种光诱导的单斜金属（没有平衡类似物）和光诱导的金红石金属（已知从平衡相图）的时间和泵注量依赖的多相特性的膜的相对贡献的建立，这两个不同的相变上观察到的太赫兹电导率的变化的各自的影响。我们的研究结果代表了一个重要的新例子，说明光如何控制强相关材料的特性，并阐明了在复杂材料中寻求光电特性和晶格结构的超快变化之间的详细联系时，多模实验是必不可少的。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Oxygen vacancies in vanadium dioxide: A DFT$+V$ study
本文利用DFT+V方法研究氧空位对VO₂金属-绝缘体转变的影响，发现氧空位虽未破坏M1相二聚化，但通过类刚带掺杂使导带部分填充，导致M1相变为金属性。
2025-11-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Novel single phase vanadium dioxide nanostructured films for methane sensing near room temperature
首次报道了新型二氧化钒（VO_2）纳米结构薄膜的甲烷（CH_4）气敏特性。采用脉冲直流磁控溅射V靶，然后在550 ° C氧气气氛中氧化的方法制备了单相纳米结构。通过控制氧分压，得到了具有金红石单斜对称性和棒状纳米结构的VO_2。这些纳米结构的膜在60-70 ° C的温度范围内表现出可逆的半导体到金属的转变。在25 ~ 200 ℃的温度范围内，对CH_4气体进行了气敏实验。这些实验表明，在半导体状态下，薄膜在低至50 ° C的温度下响应非常好。
2015-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the metal-insulator transitions in correlated vanadium dioxide through bandwidth and band-filling control
本研究以VO2为模型，通过晶格失配调控面内拉伸应变和质子填充带的方式，在超20K范围宽温区精准调控金属-绝缘体转变，为关联电子体系相变调控及新型电子相设计提供了平台。
2025-10-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Designing of Organic Bridging Linkers of Metal-Organic Frameworks for Enhanced Carbon Dioxide Adsorption
本文通过分子簇模型和第一性原理计算研究多种MOF连接体对CO2的吸附，发现锂修饰可显著增强结合强度，其中DFBDC-2侧位吸附ΔH达-35.32 kJ/mol，为设计高效碳捕集吸附剂提供了指导。
2023-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Calculation of Elastic Constants of UO$_2$ using the Hubbard-Corrected Density-Functional Theory DFT+U
本文利用Hubbard修正的DFT+U方法计算了UO2单晶弹性常数，并结合Voigt、Reuss和Hill模型评估多晶燃料力学性能，结果与实验高度吻合，为辐照燃料研究提供了可靠方法。
2025-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Photoelectron spectra of early $3d$-transition metal dioxide cluster anions from $GW$ calculations
采用半局域和混合密度泛函理论（DFT）和多体微扰理论，在$GW$近似下，采用单次微扰和本征值自洽方法，计算了早期过渡金属二氧化物阴离子ScO $_{2}^-$，TiO $_{2}^-$，VO $_{2}^-$，CrO $_{2}^-$，MnO $_{2}^-$的光电子能谱.不同层次的理论相互比较，并与现有的光电子能谱。我们发现，一次拍摄$GW$与PBE 0的起始点（$G_0W_0$ @ PBE 0）始终提供了非常好的协议，所有实验测得的结合能（在0.1-0.2 eV或更少），我们归因于PBE 0的成功，减轻自相互作用的错误，并提供良好的准粒子波函数，这使得一阶微扰$GW$校正有效。在DFT起始点（例如$G_0W_0$ @PBE）进行半局域交换的单次$GW$计算在通过欠束缚轨道预测电子去除能方面表现不佳，典型误差接近1.5 eV。在单次$GW$的DFT起始点中较高的精确交换量（例如50%）不提供与实验非常好的一致性，通过过结合轨道，典型误差接近0.5 eV。虽然不如$G_0W_0$ @ PBE 0准确，但$G$ -唯一本征值自洽$GW$方案（其中$W$固定到PBE能级（$G_nW_0$ @PBE））提供了合理的预测理论水平（典型误差接近0.3 eV）来描述这些$3d-$过渡金属二氧化物阴离子的光电子谱。另一方面，在$W$（$G_nW_n$ @PBE）中添加特征值自洽性，总体上与实验一…
2021-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus physics.chem-ph
Small polarons mediated near-room-temperature metal-insulator transition in vanadium dioxide and their hopping dynamics
本研究通过光谱椭偏和第一性原理计算，直接证实VO2中极化子介导近室温MIT，阐明其与Peierls/Mott转变的互补作用，并观测等离激元，深化对强关联系统相变机制的理解。
2025-01-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Vanadium dioxide : A Peierls-Mott insulator stable against disorder
在340 K时，V_2O_2发生了一级金属-绝缘体相变。在这项工作中，我们开发和进行最先进的线性标度DFT计算与非局部动力学平均场论细化。我们确定了一个复杂的机制，一个Peierls辅助的轨道选择莫特不稳定性，这是负责绝缘M $_1$阶段，而且生存一个中等程度的混乱。
2012-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The origin of the vanadium dioxide transition entropy
VO $_2$在$T_\text{C} \approx 340$ K下的可逆金属-绝缘体转变已被仔细研究，但其热力学起源仍不明确。我们用密度泛函理论计算了电子和声子在$T_\text{C}$的贡献，讨论了跃迁熵的来源。从谐波声子计算得到的振动频率，与软模式，在零温度下的虚重归一化到实值在$T_\text{C}$使用实验信息，从扩散X射线散射在高对称波矢。高斯过程回归用于推断整个布里渊区的波矢的转换频率，并进而计算有限温度声子配分函数以预测过渡热力学。利用这种方法，我们预测VO $_2$的相变是由声子熵与电子熵的五比一驱动的，并预测总的跃迁熵占量热值的$95$ %。
2019-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Infrared Response of Vanadium Dioxide Microcrystals
二氧化钒（VO 2）在340 K的温度下经历绝缘单斜M1相和导电金红石相之间的相变。准确测量绝缘单斜M1和金属金红石相VO 2的电子性质和声子特征的可能各向异性是理解该相关系统中相变的先决条件。最近，它已成为可能的单畴非孪晶VO 2微晶，这使得它可以调查的真正的各向异性VO 2。在200 cm-1 ~ 6000 cm-1的光谱范围内对这些非孪晶微晶进行了偏振透射红外显微光谱分析，得到了绝缘单斜相M1和金属金红石相的各向异性声子参数和低频电子性质。我们还进行了从头计算GGA+U总能量计算的声子频率为两个阶段。我们发现我们的测量结果和计算结果很一致。
2013-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Collective and separate metal-insulator transitions in correlated vanadium dioxide
Key Laboratory of Magnetic Molecules and Magnetic Information Materials of Ministry of Education & School of Materials Science and Engineering, Shanxi Normal University（山西师范大学材料科学与工程学院）；Research Institute of Materials Science, Shanxi Key Laboratory of Advanced Magnetic Materials and Devices, Shanxi Normal University（山西师范大学材料科学研究院）
研究通过调控钒氧化物中的氧缺陷和氢离子，实现对金属-绝缘体转变的动态控制，揭示了电子相变的多态调控机制。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Beta-PtO2: Phononic, thermodynamic, and elastic properties derived from first-principles calculations
β-PtO 2是一种有用的过渡金属二氧化物，但其基本的热力学和弹性性质尚未得到研究。利用第一性原理计算，我们系统地研究了β-PtO 2的结构、声子、热力学和弹性性质。利用声子谱和振动态密度研究了压力下β-PtO 2的晶格动力学和结构稳定性。β-PtO 2的光学模式的振动频率随压力升高而增加;这一结果与现有的实验数据相当。然后，在声子计算的基础上，确定了热容和它们的压力响应。研究了德拜温度与压力的关系，并从两个不同的方面对结果进行了比较。通过Voigt-Reuss-Hill近似估计β-PtO 2的弹性模量。β-PtO 2的体积模量随压力线性增加，但剪切模量几乎与压力无关。我们的研究表明，弹性刚度系数C44，C55和C66起主要作用的剪切模量的缓慢变化。
2019-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Ground state properties and high pressure behavior of plutonium dioxide: Systematic density functional calculations
二氧化钚在核燃料循环中具有很高的技术重要性，特别是在钚基放射性废物的长期储存中至关重要。本文采用第一性原理密度泛函理论，系统地研究了PuO $_{2}$的结构、电子、力学、热力学性质以及压力诱导的结构转变.为了更好地描述Pu $5f$电子的强关联，我们采用了局域密度近似$+U$和广义梯度近似$+U$的理论形式.我们优化的$U$参数在计算总能量，晶格参数，体积模量在双金属，铁磁和反铁磁配置的基态萤石结构和高压cotunnite结构。通过在LDA $+U$方法内将有效Hubbard参数$U$调整到4 eV左右，获得了与实验的最佳一致性。在仔细测试了基态的有效性之后，我们进一步研究了萤石PuO $_{2}$的成键性质、弹性常数、各种模量、德拜温度、硬度、理想拉伸强度和声子色散。一些热力学性质，例如，还计算了吉布斯自由能、体积热膨胀和比热。对于共隧石相，除了给出了0 GPa下的弹性常数、各种模量和德拜温度外，还计算了PuO $_{2}$在280 GPa压力下的电子、结构和磁性.预测了在133 GPa附近的金属转变和在75-133 GPa压力范围内的等结构转变。
2011-09-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Electronic, mechanical, and thermodynamic properties of americium dioxide
通过密度泛函理论（DFT）+ $U$计算，我们系统地研究了AmO $_{2}$的电子、力学、拉伸和热力学性质.实验观察到的反铁磁绝缘特性[J. Chem. Phys. 63，3174（1975）]被成功地再现。发现AmO $_{2}$的化学键特征与PuO $_{2}$相似，电荷转移较小，但与氧原子之间的共价作用较强.价带顶和导带底分别由2个$p-5f$杂化和5个$f$电子态贡献。计算了AmO $_{2}$的弹性常数和各种模量，结果表明AmO对剪切力的稳定性低于PuO $_{2}$。采用第一性原理计算拉伸试验方法，研究了AmO $_{2}$在三个低折射率方向上的应力-应变关系。结果表明，与PuO $_{2}$类似，[100]和[111]方向分别是最强和最弱的拉伸方向，但AmO $_{2}$的理论拉伸强度小于PuO $_{2}$。计算了AmO $_{2}$的声子色散曲线，并测定了其热容和晶格膨胀曲线。进一步评估了AmO $_{2}$的晶格热导率，并与可获得的实验进行了比较。本工作较完整地揭示了AmO $_{2}$的各种物理性能，为AmO $_{2}$基材料的工艺应用提供了参考。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of the Crystallization and Phase Transition of Niobium Dioxide Thin-Films for Neuromorphic Computing Applications Using a Tube Furnace Optical Transmission System
本研究开发了一套卧式管式炉光学透射系统，原位测量了用于神经形态计算的二氧化铌薄膜在退火结晶及冷却相变过程中的光谱透射率变化，并证实了结晶态NbO2的制备及其在不同基底上的相变温度差异。
2024-07-11 cond-mat.mtrl-sci cs.ET physics.app-ph
Materials Design using Correlated Oxides: Optical Properties of Vanadium Dioxide
具有强电子库仑相互作用的材料在现代材料应用中发挥着越来越重要的作用。“热致变色”系统，表现出热诱导的变化，在其光学响应，提供了一个特别有趣的情况。例如，与二氧化钒（VO 2）的金属-绝缘体转变相关的光学开关已被提议用于“智能”窗户，该窗户在炎热的天气条件下选择性地过滤辐射热。在这项工作中，我们开发了描述这种行为的理论工具。使用一种新的方案的相关材料的光学电导率的计算，我们获得定量协议与实验的两个阶段的VO 2。在优化的节能窗口设置的例子中，我们进一步证明了理论材料设计现在已经实现，即使是对于特别具有挑战性的相关电子系统。
2008-07-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Trends in the elastic response of binary early transition metal nitrides
出于对可用于选择具有针对特定应用要求的特性的材料的相干数据的日益增长的需求，我们研究了九种二元前过渡金属氮化物（ScN，TiN，VN，YN，ZrN，NbN，LaN，HfN和TaN）和AlN的弹性响应。特别是，单晶体的弹性常数，杨氏模量在不同的结晶方向，多晶值的剪切和杨氏模量，和弹性各向异性因子进行了计算。此外，我们提供了十个二元氮化物的三阶弹性常数的估计。
2011-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale imaging of the electronic and structural transitions in vanadium dioxide
我们研究了二氧化钒（VO2）在其热驱动相变附近的纳米尺度上的电子和结构变化。电子和结构的变化表现出相共存，导致渗流。此外，我们观察到的局部电子和结构的转变之间的二分法。纳米级的X射线衍射揭示了晶格结构的局部非单调切换，这是一种在近场红外显微镜绘制的电子绝缘体到金属过渡中看不到的现象。
2011-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Extreme Ultraviolet Transient Grating Spectroscopy of Vanadium Dioxide
在极紫外（EUV）和软X射线光谱范围内的非线性光谱学提供了使用芯-价跃迁的超快动力学的元素选择性探测的机会（Mukamel等人，42，553（2009））。我们展示了这条路径上的一个步骤，显示在瞬态光栅光谱与EUV探测的核心价灵敏度。我们研究了光致绝缘体到金属的转变（IMT）的VO 2薄膜的EUV衍射从光激发的样品。VO 2表现出伴随着声学响应的V的3 p-3d共振的变化。由于宽带探测，我们能够分离这两个特征。
2014-05-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Elastic properties of 5d transition-metal carbides: An ab initio study
采用密度泛函理论计算了V族过渡金属碳化物TMC $_2$（TM = Hf，Ta，W，Re，Os，Ir，Pt，Au）在黄铁矿和萤石相中的弹性常数，系统地研究了它们的力学稳定性。结果表明，除了ReC $_2$和OsC $_2$外，其余均稳定在黄铁矿相中.另一方面，所研究的所有金属碳化物在萤石相中是不稳定的。
2015-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Origins of Elastic Behavior in Rocksalt, Zinc-Blende and Wurtzite 3d Transition-Metal Nitrides
University Freiburg（弗赖堡大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内尔研究所）
本文通过从头算研究第四周期过渡金属氮化物，揭示成键/反键轨道占据及晶体结构对称性对弹性质演变的电子起源。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
