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
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
Correlating the Energetics and Atomic Motions of the Metal-Insulator Transition of M1 Vanadium Dioxide
经历可逆金属-绝缘体转变的材料是新一代器件的明显候选者。为了实现这种潜力，必须完全确定这种转变的基本微观机制。在这项工作中，我们探讨的能量景观和二氧化钒的金属-绝缘体过渡的电子结构和原子运动发生使用第一性原理计算和高分辨率X射线衍射之间的相关性。计算发现，在高温和低温相之间的能量势垒对应于收缩，随后是相邻子晶格上的钒原子之间的距离的膨胀。X射线衍射揭示了低温结构的晶面中的各向异性应变增宽，然而仅针对具有受此压缩/膨胀影响的间距的那些。GW计算表明，穿越这个障碍不稳定的键合/反键分裂的低温相。这种对分离两种结构的能垒起源的精确原子描述将有助于更精确地控制新应用和器件的跃迁特性。
2016-06-03 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
Analytical electron microscopy analysis of insulating and metallic phases in nanostructured vanadium dioxide
本研究利用STEM和EELS技术分析了纳米结构VO$_2$的微观不均匀性，发现厚度低于70nm区域存在钒氧化数降低现象，且原位加热下较厚区域检测到IMT特征，证实孔洞和裂纹等结构缺陷不损害其光学性质。
2024-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Hall measurement of ultra thin vanadium dioxide thin films
本文对生长在Si/SiO $_2$衬底上的超薄VO $_2$薄膜进行了温度霍尔测量研究。实验结果表明，电子是主要的载流子在半导体和金属相。电阻率随温度升高而降低的主要原因是载流子数密度的增加。载流子浓度的温度依赖性表明，VO $_2$膜在半导体相中具有0.40 $\pm$ 0.09 $ev$的带隙。基于复合立方体模型的霍尔效应数据分析表明，样品中存在长度为晶粒1/4的非过渡相。
2016-09-16 cond-mat.mtrl-sci
The interplay between the structural and magnetic properties of vanadium dioxide from first principles
自旋和晶格自由度对M1二氧化钒的电子结构的影响进行了探讨，使用准粒子描述。Peierls配对的钒间间距的收缩稳定了成键电子，降低了极化率，从而加宽了带隙。这种钒间距增加1%会降低这种稳定性，导致通过一半的价电子占据导带前沿的局部原子轨道实现铁磁行为的交叉，因为反铁磁顺序根据Hund第一规则变得不稳定。这些数据表明，M1二氧化钒的磁结构可能是精细平衡的;反铁磁顺序是Peierls对的重叠核势的结果，并且破坏这一点的输入将对磁性产生显着影响。
2014-10-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Canalized Light Creates Directional and Switchable Surface Structures in Vanadium Dioxide
本研究在单晶二氧化钒中利用激光诱导创建了方向性且可重写的自组织纳米结构表面，该结构由导引表面等离极化激元引起并保留金属-绝缘体相变特性，实现了通过温度或光进行飞秒级切换。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin Seebeck effect at low temperatures in the nominally paramagnetic insulating state of vanadium dioxide
二氧化钒的低温单斜绝缘相通常被认为是双斜的，二聚钒原子形成自旋单线态，尽管在低温下可以看到顺磁响应。我们发现一个非本地自旋Seebeck信号在VO2薄膜中出现低于30 K，并随着温度的降低而增加。自旋Seebeck响应对面内外部磁场具有非滞后依赖性。顺磁自旋Seebeck响应讨论顺磁自旋Seebeck效应和预期的单斜基态的磁激发的先前的研究结果。
2022-08-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
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
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
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
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
Tailoring Vanadium Dioxide Film Orientation using Nanosheets: A Combined Microscopy, Diffraction, Transport and Soft X-ray in Transmission Study
VO 2是氧化物电子学和神经形态计算应用的一种备受讨论的材料。在这里，异质外延的二氧化钒（VO 2）上实现的氧化物纳米片，覆盖硅衬底或X射线透明的氮化硅膜的无定形二氧化硅表面。在VO 2生长之前，通过在衬底上分别涂覆Ti0.87O2和NbWO 6纳米片，可以将VO 2薄膜的面外取向任意控制在（011）M1/（110）R和（-402 M1/（002）R之间。温度依赖的X射线衍射和自动晶体取向映射在微探针TEM模式（ACOM-TEM）的特点是高的相纯度，晶体学和取向性能的VO 2薄膜。传输测量和软X射线吸收的传输被用来探测VO 2的金属-绝缘体的转变，显示的质量等于那些从大块单晶衬底上的外延膜的结果。两个不同的VO 2取向在一个单一的基板上的成功的本地操作证明使用VO 2光刻图案线的Ti0.87O2和NbWO 6纳米片上生长的电子背散射衍射研究。最后，这些纳米片模板的VO 2膜先进的无透镜成像的金属-绝缘体过渡使用相干软X射线的优秀适用性进行了讨论。
2019-01-25 cond-mat.mtrl-sci
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
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
Low temperature spin Seebeck effect in non-magnetic vanadium dioxide
本文发现非磁性绝缘相VO2薄膜在50 K以下表现出随温度降低而增强的顺磁自旋塞贝克效应，其自旋塞贝克系数与强磁性材料相当，并指出其磁激发微观机制有待进一步研究。
2024-07-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
CMOS-compatible vanadium dioxide via Pulsed Laser and Atomic Layer deposition: towards ultra-thin film phase-change layers
本研究针对硅衬底上超薄二氧化钒多晶薄膜制备中的性能权衡问题，采用脉冲激光沉积与原子层沉积技术，通过优化生长参数（温度、压力）成功制备出厚度低至8纳米且性能适用的薄膜，为CMOS兼容相变开关器件提供了技术支撑。
2025-04-14 cond-mat.mtrl-sci 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
Vanadium Dioxide Thin Films Synthesized Using Low Thermal Budget Atmospheric Oxidation
二氧化钒是一种复杂的氧化物材料，其在约68 °C下从绝缘体转变为金属相时显示出大的电阻率和光学反射率变化。在这项工作中，我们使用一种改进的大气热氧化方法来氧化射频溅射的钒薄膜。氧化膜的结构，表面形貌和相变特性作为氧化时间的函数。在约30 s的短氧化时间内氧化约130 nm的钒薄膜可获得相纯的VO2薄膜。与以前的报道相比，VO2合成使用大气氧化的钒薄膜的类似厚度，我们得到了减少氧化时间的一个以上的订单。合成的VO2薄膜显示出约3个数量级的电阻开关。我们证明了在长波红外波长的VO2薄膜中使用大气氧化钒合成的光反射开关。提取的折射率的VO2在绝缘和金属相是在良好的协议与VO2使用其他方法合成。在保持良好的电阻和光开关性能的同时，大大减少了VO2合成的氧化时间，这将有助于在有限的热预算过程中集成VO2，从而使这种相变材料能够进一步应用。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Correlation induced emergent charge order in metallic vanadium dioxide
在薄膜VO $_2$的生长和表征方面的最新进展表明，通过外延匹配可以显著地调节其电子特性。为了给“莫特工程”的概念带来新的启发，我们开发了一种一致的方法来处理应变下外延VO $_2$膜的结构畸变和电子相关性，并将我们的设计与直接实验探针进行比较。我们发现了强有力的证据，在金属相深处的相关驱动的电荷秩序的出现，我们的研究结果表明，外来相的VO $_2$可以控制外延稳定。
2020-05-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Growth of ultra thin vanadium dioxide thin films using magnetron sputtering
在这项工作中，超薄VO $_2$薄膜上的工艺相关的非晶SiO $_2$表面上使用反应直流磁控溅射的结果。结果表明，在低氧分压下的沉积后退火是稳定SiO $_2$表面上的VO $_2$（M $_{1}$）相的有效方法。厚度为42 nm的VO $_2$薄膜具有连续的微结构，当温度高于72 $^{o}C$时，薄膜的电阻率变化超过200倍。该膜在加热和冷却时显示出金属-绝缘体转变温度的滞后，宽度约为8 $^o$ C。发现低温半导体相的电阻率是热激活的，激活能为0.16 $\pm$ 0.03 $ev$。X射线衍射应力测量表明，超薄VO $_2$膜具有2.0 $\pm$ ± 0.2 $GPa$的大拉伸应力。该值与计算出的VO $_2$薄膜和硅衬底之间的热膨胀差引起的热应力吻合得很好。应力导致金属-绝缘体转变温度偏移约4 $^{o}C$。
2016-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Targeted synthesis of polycrystalline vanadium dioxide thin films via post-deposition annealing
Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University)（莫斯科物理技术学院（国立研究型大学)）；Center for Neurophysics and Neuromorphic Technologies（神经物理与类脑技术中心）；Immanuel Kant Baltic Federal University（伊曼努尔·康德波罗的海联邦大学）
本研究针对二氧化钒合成工艺条件严苛难以集成CMOS的问题，提出室温反应脉冲激光沉积加真空退火的新方法，可在近CMOS后端条件下定向合成多晶VO₂薄膜，助力神经形态硬件的大规模微电子集成。
2025-11-08 cond-mat.mtrl-sci
Infrared properties of micromachined vanadium oxide thin films
本文讨论了钒氧化物的合成和压制成膜材料，用于生产光学薄膜的问题。基于由此产生的成膜材料，已经开发了通过两种制备薄膜的方法（真空蒸发和磁控溅射）从二氧化钒制备涂层的工艺过程。在光学仪器中使用由氧化钒制成的薄膜的问题被认为是。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
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
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
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
Anisotropic compression in the high pressure regime of pure and Cr-doped vanadium dioxide
我们目前的结构研究V $_{1-x}$ Cr $_x$ O $_2$（纯，0.7%和2.5%的Cr掺杂）化合物在室温下在金刚石压砧单元的压力高达20 GPa，使用同步辐射X射线粉末衍射。所有的样品研究表明，持久性的单斜$M_1$对称性之间的4和12 GPa。在12 GPa以上，单斜$M_1$对称性改变为同构的$M_x$相（空间群$P2_1/c$），其中$M_{1}$相的$c$平面的晶格压缩具有显著的各向异性。这种行为可以被调和调用的压力引起的电荷离域。
2012-05-24 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
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
Low-voltage broadband hybrid plasmonic-vanadium dioxide switches
表面等离子体激元可以显著减小光学器件的尺寸，因为它们可以将光聚集到（亚）波长尺度。然而，具有高效率、低插入损耗和高消光比的（亚）波长尺度电光等离子体激元开关或调制器由于其小的有效体积而仍然是一个挑战。在这里，我们使用相关电子材料二氧化钒的绝缘体-金属相变来克服这一限制，并展示具有集成电气控制的紧凑、宽带和高效的等离子体激元开关。这些器件的长度为微米级，工作波长接近1550 nm。开关带宽超过100 nm，施加的电压仅为400 mV就足以达到超过20 dB的消光比。我们的研究结果说明了使用相变材料的高效和超紧凑的等离子体开关和调制器的潜力。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.optics
Maximizing Infrared Transmission Contrast Upon Phase Transition of Thermally Grown Vanadium Dioxide Thin Films by Rapid Thermal Processing
School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University（亚利桑那州立大学物质、运输与能源工程学院）
通过快速热处理优化二氧化钒薄膜的相变特性，提升红外透射对比度并实现高热控制性能
2025-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Incorporating static intersite correlation effects in vanadium dioxide through DFT$+V$
本文在DFT+V框架下引入钒原子间经验势，发现格点间相互作用V能增强单斜相VO$_2$的成键-反键劈裂和带隙形成，使绝缘全局能量极小值更深、金属-绝缘转变更急剧，证明DFT+V是一种廉价且适合大体系建模VO$_2$的方法。
2024-06-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Single-site DFT+DMFT for vanadium dioxide using bond-centered orbitals
本文采用键中心轨道作为关联子空间的单点DFT+DMFT方法研究VO₂，以较低计算成本探究结构二聚化与电子关联的相互作用，为金属-绝缘体转变的长期讨论提供互补视角。
2024-02-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The method to improve the speed of RF switches based on vanadium dioxide
本文提出通过将相变射频开关的散热层替换为高导热材料，在略微降低升温速率的同时显著提高降温速率，使开关切换速度提升近28.4%，为热致相变射频开关提速提供了新思路。
2024-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly repeatable nanoscale phase coexistence in vanadium dioxide films
二氧化钒（VO 2）中的金属-绝缘体转变（MIT）有可能带来许多颠覆性技术，包括超高速数据存储、光学开关和超越硅限制的晶体管。对于应用，VO 2薄膜沉积在晶体衬底上，以防止在热驱动MIT上的块状VO 2晶体中观察到的裂纹。在MIT附近，VO 2薄膜表现出金属相和绝缘相之间的纳米级共存，这开辟了进一步的潜在应用，如忆阻器，可调电容器和光学工程器件，如完美的吸收器。通常认为，相域的形成一定程度上受到随机过程的影响，这导致基于纳米级MIT的器件的性能不可靠。在这里，我们表明，纳米级的随机性被抑制在溅射VO 2薄膜中的热驱动MIT;在这些薄膜中的MIT附近的金属和绝缘相的观察到的域图案的行为在一个惊人的可再现的方式。这一结果为实现可靠的纳米级VO 2器件打开了大门。
2016-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
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
Topotactic phase transformation in correlated vanadium dioxide through oxygen vacancy ordering
Key Laboratory of Magnetic Molecules and Magnetic Information Materials of Ministry of Education & School of Chemistry and Materials Science, Shanxi Normal University（山西师范大学化学与材料科学学院、教育部磁性分子与磁性信息材料重点实验室）；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所、山西省先进磁性材料与器件重点实验室）
通过氧空位有序实现相关钒氧化物中的拓扑相变，揭示了氧空位驱动的连续相变路径及莫特相变的新机制。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Atomic origin for hydrogenation promoted bulk oxygen vacancies removal in vanadium dioxide
氧空位（VO）是金属氧化物材料中常见的一种点缺陷，对材料的物理和化学性能有重要影响。为了获得化学计量的氧化物晶体，预先存在的VO总是通过在空气或氧气气氛中的高温下仔细的后退火处理来去除。但是，由于VO迁移的高能垒，退火条件难以控制，抑制了体相VO的去除。本文以VO 2-δ晶体薄膜为模型体系，采用可控氢掺杂辅助的交替退火处理方法，实现了在较低温度下有效去除VO 2-δ晶体中VO缺陷。这是由于氢化加速了VO 2-δ晶体中氧空位的恢复。理论计算表明，H掺杂诱导的电子容易在VO 2-δ薄膜中的氧缺陷周围聚集，这有利于VO的扩散，从而使其更容易被去除。该方法有望应用于其他金属氧化物的氧相关的点缺陷控制。
2020-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-quality Tungsten-doped Vanadium Dioxide Thin Films Fabricated in an Extremely Low-oxygen Furnace Environment
School for Engineering of Matter, Transport and Energy, Arizona State University（亚利桑那州立大学物质、传输与能源工程学院）
本研究通过极低氧炉环境制备高质量钨掺杂氧化钒薄膜，优化氧化、退火和还原工艺，降低IMT温度，提升薄膜性能。
2025-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
Single Vanadium Dioxide Nanoparticle-Enabled Plasmonic switch with Thermal and Electronic Reconfigurability
本文提出基于单个 VO2-x 纳米颗粒的热、电双可重构等离子体开关，实现 6 dB 可逆电调制及同步光电读出，可作为相变存储单元并促进集成神经形态器件发展。
2025-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Effect of memory electrical switching in metal/vanadium oxide/silicon structures with VO2 films obtained by the sol-gel method
研究了用乙酰丙酮溶胶-凝胶法制备的二氧化钒薄膜在p型和n型硅衬底上的金属-VO 2-Si结构的开关和整流特性。这种开关效应是由于二氧化钒的超导体-金属相变（SMPT）引起的。观察到p-Si-VO 2异质结在正向偏压下开关阈值电压的漂移，并伴有记忆效应。为了解释这种效应，提出了一种模型，该模型表明存在与VO 2/Si界面处的沟道相关联的附加串联电阻，其中在VO 2沉积过程中形成SiOx层。这种电阻是负责阈值开关特性，和记忆效应，和氧离子电迁移过程中示出这种效果的基础。所观察到的现象，结合ReRAM和SMPT的影响，在氧化物电子学的潜在应用进行了讨论。
2020-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
