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材料导报 2023年第6期37卷 173-182页

作者：张化福周爱萍吴志明蒋亚东山东理工大学物理与光电工程学院山东淄博255049 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验成都610054

优异的金属-绝缘相变性能使得二氧化钒(VO_(2))具有广阔的应用前景。回线宽度是影响VO_(2)实际应用的一个重要指标,不同类型的器件对回线宽度的要求不同。传感类器件要求VO_(2)的回线宽度要尽量小,而存储类器件则要求VO_(2)具有较大的... 详细信息

优异的金属-绝缘相变性能使得二氧化钒(VO_(2))具有广阔的应用前景。回线宽度是影响VO_(2)实际应用的一个重要指标,不同类型的器件对回线宽度的要求不同。传感类器件要求VO_(2)的回线宽度要尽量小,而存储类器件则要求VO_(2)具有较大的回线宽度。为了满足不同器件的应用要求,研究人员已通过磁控溅射法、溶胶-凝胶法、聚合物辅助沉积法和脉冲激光沉积法等方法制备了VO_(2),并对其回线宽度进行了研究。本文先从形貌(颗粒大小、颗粒形状和晶界)、元素掺杂和择优取向三个方面对回线宽度的研究进行了总结;然后,对二氧化钒回线宽度的调控机理进行了讨论;最后,指出当前研究中的不足,并对将来的工作进行了展望。

关键词：回线宽度二氧化钒金属-绝缘相变薄膜智能窗光电开关光存储器表面形貌

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半填充三角格点中的金属—绝缘相变

半填充三角格点中的金属—绝缘相变

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作者：高吉明华东师范大学

学位级别：硕士

金属-绝缘体相变是凝聚态物理研究的重要课题之一,尤其是在对有机化合物导电性的研究中,人们发现很多有机化合物会在外加压力的情况下发生复杂的金属-绝缘体量子相变,比如κ-(BEDT-TTF)X等。并且,这些有机化合物都具有二维三角几何结构... 详细信息

金属-绝缘体相变是凝聚态物理研究的重要课题之一,尤其是在对有机化合物导电性的研究中,人们发现很多有机化合物会在外加压力的情况下发生复杂的金属-绝缘体量子相变,比如κ-(BEDT-TTF)X等。并且,这些有机化合物都具有二维三角几何结构的强关联导电层。三角格点是一种几何受挫结构,利用Hubbard模型,已有的研究结果表明半填充三角格点会在特定的在位相互作用(U/t＞0)下发生金属-绝缘相变,其中U为两个电子位于同一格点时的在位排斥作用,t为相邻格点间的跃迁相互作用。这与半填充方格点有很大的差别,对于方格点,相变点发生在U/t=0,即只要U＞0,系统都处于绝缘态。因此,一般认为在物理模型中引入受挫因素是帮助人们理解半填充强关联材料中金属-绝缘体相变的关键步骤。除了几何结构外,系统的长程相互作用也是一种受挫因素,并可以对系统的导电性产生重要影响。为了探讨两种受挫因素同时存在时,系统的性质如何变化,我们应用实空间重整化群的方法,对半填充扩展Hubbard模型在三角格点上的金属-绝缘体量子相变进行了详细研究。和传统的Hubbard模型相比,扩展Hubbard模型考虑了最近邻相互作用V。计算发现,当V/t比较小时(V/t＜4.2),系统只有一个金属-绝缘体量子相变点。随着V/t的增大,系统分别出现三个(4.2＜V/t＜4.4)和二个相变点(4.4＜V/t＜8.4)。当V/t足够大时(V/t＞8.4),系统将完全变为绝缘体。通过对一些临界点临界指数v和z的计算,我们发现,由于近邻相互作用V/t的引入,系统的临界指数也发生了变化,这预示着由V/t和U/t引起的相变机制不同。一般认为,U/t的引入会促使系统出现自旋密度波(SDW),而V/t的引入则导致电荷密度波(CDW)的产生。为了刻画这两种相的竞争,我们还利用Hartree-Fock平均场方法研究了电荷序(CO)和自旋序(SO)在U/t-V/t相图上的分布。在研究以上这些相变的过程中,我们除了采用相关序参量来描述不同的相变曲线之外,还研究了单格点纠缠在不同参数区域的变化。结果显示,单格点纠缠对U/t的导数在金属-绝缘相变的边界会出现极值,而在CDW和SDW相变的边界,单格点纠缠则出现跳跃。这些结果再次揭示了单格点纠缠在量子相变研究过程中的特殊作用,即可以用它来作为描述不同量子相变的一般序参量。

关键词：扩展Hubbard模型金属-绝缘相变临界指数自旋密度波电荷密度波纠缠

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二分量高温超导机理

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物理学报 2002年第7期51卷 1600-1603页

作者：曹天德黄清龙西南师范大学物理系重庆400715 南昌航空工业学院测控系南昌330034

用两种电子态 ,讨论了金属—绝缘相变、反铁磁性—金属相变 ,以及相分离、正常态—超导态相变、非费米液体行为、高Tc

关键词：电子态格林函数玻色化高温超导超导机理金属-绝缘相变相分离

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退火温度对La_(1-x)Ca_xMnO_3薄膜电输运特性的影响

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四川师范大学学报（自然科学版） 2008年第5期31卷 597-600页

作者：张雪峰蒋洪川李会容方民宪攀枝花学院材料工程学院四川攀枝花617000 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室四川成都610054 攀枝花学院电气信息工程学院四川攀枝花617000

采用磁控溅射法在STO(001)基片上沉积钙钛矿结构LCMO薄膜,研究了退火温度对LCMO薄膜微结构及电输运特性的影响.研究结果表明,随退火温度的升高,薄膜中氧含量及Mn4+/Mn3+比逐渐升高,LCMO薄膜中的Mn4+/Mn3+比与薄膜中的氧含量有关,当氧含... 详细信息

采用磁控溅射法在STO(001)基片上沉积钙钛矿结构LCMO薄膜,研究了退火温度对LCMO薄膜微结构及电输运特性的影响.研究结果表明,随退火温度的升高,薄膜中氧含量及Mn4+/Mn3+比逐渐升高,LCMO薄膜中的Mn4+/Mn3+比与薄膜中的氧含量有关,当氧含量增大时,Mn4+/Mn3+比相应增大.LCMO薄膜的电阻率随退火温度升高而逐渐减小,而LCMO薄膜的金属-绝缘相变温度随退火温度升高而逐渐升高,经850℃退火处理的LCMO薄膜的金属-绝缘相变温度可达257 K.

关键词： LCMO薄膜退火氧含量 Mn^4+/Mn^3+ 金属-绝缘相变

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二氧化钒薄膜可调红外热辐射特性

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作者：章煜浙江大学

学位级别：硕士

所有的相变材料中,VO因为其相变温度最接近室温且具有独特的温度滞回特性而受到人们的研究和关注。VO常用作热致变色材料和红外光调制材料,在光存储、环保智能窗、光电开关、激光防护等领域有广泛的应用。本文研究了VO薄膜的红外热发射... 详细信息

所有的相变材料中,VO因为其相变温度最接近室温且具有独特的温度滞回特性而受到人们的研究和关注。VO常用作热致变色材料和红外光调制材料,在光存储、环保智能窗、光电开关、激光防护等领域有广泛的应用。本文研究了VO薄膜的红外热发射率特性,并探讨了其在真空环境中的应用。本文采用传输矩阵法对基于Ba F、Si O、AlO和Si衬底的VO薄膜的辐射率进行了仿真计算,结果显示四种衬底上VO薄膜相变前后的辐射率变化量分别为0.60、0.54、0.49和0.38。采用磁控溅射和后退火的方法,本文成功制备了基于Si O、AlO和Si衬底的单层VO薄膜。采用傅里叶红外光谱仪对基于Si O、AlO和Si衬底的VO薄膜样品在5～14μm波长范围内的反射率和辐射率进行测量,三种样品在相变前后的平均辐射率变化量分别为0.69、0.69和0.54。在此基础上,表征了这三种衬底的VO薄膜在室内环境下的可调红外热辐射特性。搭建了最低气压达到6.7×10Pa的低温真空系统来模拟太空环境,用于完成对低温真空实验条件下不同衬底VO薄膜的红外热辐射特性的表征,观测到AlO和Si O衬底的VO薄膜样品在该条件下因负微分辐射特性而导致的热失控。设计并制备了VO-Zn S/Au基底光子学结构样品,开展了其温度自适应控制的应用研究,此薄膜具有辐射率随温度升高而升高的特性。本文的主要贡献是基于VO薄膜负微分辐射特性在真空环境中实现了热失控。我们相信这一独特的功能在真空红外伪装、自适应热调节、红外热开关、红外热传感器和红外标记等领域具有广阔的前景。

关键词：红外热辐射二氧化钒真空环境金属-绝缘相变相变温度

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VO2相变薄膜的制备和应用研究

VO2相变薄膜的制备和应用研究

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作者：陈飞虎中国科学技术大学

学位级别：硕士

二氧化钒(VO2)是一种电子强关联体系的金属氧化物材料,它具有一阶可逆相变特性。在临界温度68℃附近,VO2发生金属-绝缘相变(MIT),由低温单斜相突变到高温四方相,相变前后电阻突变可高达4～5个量级,同时VO2在相变前后对红外光的透射具有... 详细信息

二氧化钒(VO2)是一种电子强关联体系的金属氧化物材料,它具有一阶可逆相变特性。在临界温度68℃附近,VO2发生金属-绝缘相变(MIT),由低温单斜相突变到高温四方相,相变前后电阻突变可高达4～5个量级,同时VO2在相变前后对红外光的透射具有调制作用,即由低温高透性变为高温高反性。正是由于这种接近室温的电学和光学突变性质,VO2吸引了人们的广泛关注,使其在智能窗、光电开光、光电存储、红外激光辐射防护和非制冷红外探测器等领域有着极其广泛的应用前景。但是,一方面,由于VO2的临界相变温度还是相对过高,极大的阻碍了VO2材料在许多领域的广泛的应用,因此调控VO2的相变温度(Tc),将Tc调节到室温附近对解决VO2应用的瓶颈问题就显得尤为重要。有许多的文献报道了Tc能够通过如下三种方法得到有效的调控：一是高价金属离子掺杂来调控相变温度;二是通过薄膜内部或外部的应力来调控相变温度;三是构建VO2场效应器件,通过离子液来施加外电场,从而有效地降低VO2的相变温度。另一方面,要想使二氧化钒具有更广泛的应用,我们还需要从VO2薄膜与其他材料的复合方面着手,结合VO2与其他材料的各种优势,使其更加具有实际利用价值。根据这样的思路,该论文的主要研究内容及其所取得的研究成果如下：(1)利用氧源分子束外延(OMBE)方法制备高质量的VO2外延薄膜样品。OMBE能够精确地制备不同厚度高质量的VO2薄膜,且通过精确控制钒和氧原子比,来实现不同价态的钒氧化物(VOx)薄膜的外延生长。此外,该薄膜样品制备方法的可重复率高,还能制备2英寸大面积的VO2薄膜。(2)通过在p-GaN单晶衬底上制备高质量n型导电的VO2薄膜得到p-n结型半导体器件。利用XRD以及Raman光谱来研究薄膜生长行为和物相成分,再借助高分辨同步辐射φ-scan XRD来研究薄膜与衬底之间的界面匹配关系。同时通过在p-n结两端加上偏压来调控耗尽层内载流子浓度的方法来实现VO2薄膜的金属-绝缘相变特性的调控。实验研究结果表明,p-n结耗尽层内电荷载流子浓度能通过外加偏压来控制,从而有效地调控VO2的金属绝缘相变。通过构筑p-n结型器件,利用电场调控VO2薄膜的相变这一创新思路有望在光电存储或传感器领域得到广泛的使用。(3)尝试开展了VO2薄膜在石墨烯和HOPG衬底上的生长研究,制备出了可转移的VO2/HOPG或VO2/grapheme复合薄膜。同时探究了VO2/grapheme和VO2/HOPG复合异质结构在智能窗领域的应用;尝试利用V02薄膜在适当条件下退火的方法制备V2O5/VO2钒氧化物异质结构,并初步研究了V02与V205复合材料在红外探测器领域的应用。

关键词：二氧化钒金属-绝缘相变薄膜复合材料相变温度分子束外延 p型氮化镓同步辐射X射线衍

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