《原位XAFS研究VO2金屬-絕緣體相變溫度的摻雜調控機理》是依託中國科學技術大學，由姚濤擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：原位XAFS研究VO2金屬-絕緣體相變溫度的摻雜調控機理
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：姚濤
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
二氧化釩(VO2)是強關聯體系中一類典型的溫感金屬-絕緣體相變材料，並在臨近相變溫度點附近表現出敏感的對外界紅外線進行感知的特性。普遍報導發現通過摻雜可以顯著的調整其相變溫度，使得摻雜VO2在節能‘智慧型窗’等方面有廣闊的套用前景。為了實現對VO2有效摻雜以達到對其進行最佳化改性的目的，需要深入了解摻雜誘導VO2產生金屬-絕緣體相變的物理本質。本項目擬基於國家同步輻射大科學裝置，建立高、低溫一體的、可進行透射和螢光模式測量的同步輻射XAFS譜學實驗技術，原位研究W和Cr摻雜VO2體系在溫致金屬-絕緣體相變過程中的摻雜原子和V原子的局域結構的演變規律，揭示摻雜原子的本徵局域結構以及在基質晶格由單斜向四方結構轉變過程中所扮演的角色，結合第一性原理計算，深入探討VO2相變溫度的摻雜調控機理，為在原子和電子層次上設計和最佳化VO2的光學、電學性質提供實驗和理論思路。
結題摘要
二氧化釩(VO2)是強關聯體系中一類典型的溫感金屬-絕緣體相變材料，並在臨近相變溫度點附近表現出敏感的對外界紅外線進行感知的特性。普遍報導發現通過摻雜可以顯著的調整其相變溫度，使得摻雜VO2在節能‘智慧型窗’等方面有廣闊的套用前景。為了實現對VO2有效摻雜以達到對其進行最佳化改性的目的，需要深入了解摻雜誘導VO2產生金屬-絕緣體相變的物理本質。本項目基於國家同步輻射大科學裝置，建立了高、低溫一體的、可進行透射和螢光模式測量的同步輻射XAFS譜學實驗技術，利用原位同步輻射XAFS技術對W和Cr摻雜VO2體系在溫致金屬-絕緣體相變過程中的摻雜原子和V原子的局域結構的演變規律開展了原位研究。利用原位XAFS技術並結合第一性原理計算，揭示了超薄VO2(M)納米片的表面結構存在較大的扭曲，結合第一性原理計算表明所得到的VO2(M)超薄納米片表現出特殊的半金屬性，為拓展VO2(M)在新型自旋電子納米器件的套用提供了實驗理論基礎；利用變溫原位XAFS實驗裝置研究了高純VS2材料在電荷密度波相變臨界溫度點附近原子結構發生明顯變化而出現V的三聚體，從而調製了電荷態密度的周期分布。本工作為理解VS2及其他過渡金屬硫屬化合物電荷密度波相變材料的電子-晶格的強關聯性提供了實驗和理論依據。利用建立的變溫原位XAFS譜學技術，在原子水平上觀察到Cu@Au核殼納米材料的熱致擴散過程中外圍Au原子往內部Cu核的單一取向擴散行為，提出金屬間化合物的結構穩定性和納米尺寸效應協同作用誘導單一擴散過程，這個工作首次從原子尺度上揭示了原子間的單向擴散行為，提出的核殼結構雙金屬間的單向擴散機制為核殼結構的合成和套用提供了簡單易行的調控手段。這些研究結果為深入探討VO2相變溫度的摻雜調控機理，為在原子和電子層次上設計和最佳化VO2的光學、電學性質提供了實驗和理論思路。
