《VO2納米材料的壓力/溫度驅動金屬-絕緣體相變研究》是依託吉林大學，由李全軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：VO2納米材料的壓力/溫度驅動金屬-絕緣體相變研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李全軍
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
VO2作為一種強關聯電子體系氧化物的原型，其金屬-絕緣體相變（MIT）一直是凝聚態物理研究領域的重要課題。其相變機理研究不僅對凝聚態物理的發展有著深遠影響，同時也對新型功能材料的套用和開發具有重要指導意義。本項目擬以VO2納米材料為研究對象，利用高壓、高溫技術結合原位拉曼、紅外、同步輻射X射線衍射、X射線吸收精細結構譜、對分布函式分析等實驗手段，研究VO2在壓力、溫度以及兩種因素共同驅動下的MIT相變規律，揭示納米尺寸效應及疇結構對其物理性質和相變特性的影響，確定MIT相變過程中過渡態的存在形式以及金屬相的精細結構，從晶體結構以及原子結構層次揭示其相變機制。以VO2納米材料為研究模型，克服了疇結構對其本徵物理特性的影響，為深入認識強關聯電子體系材料在壓力和溫度作用下的物理性質和相變規律開闢了新途徑。高壓高溫研究將進一步豐富VO2體系的結構相圖，為探索新型功能材料提供實驗依據和理論指導。
結題摘要
強關聯電子材料VO2的絕緣-金屬態轉變（IMT）一直是凝聚態領域的重要研究課題，對理解超導等新奇物理特性具有重要意義。目前，對於IMT的物理機制仍沒有清晰的認識。高壓作為一種純淨的結構和電子態調控手段，為研究電子關聯體系的本徵物理特性提供了有效途徑。本項目中，我們製備了多種不同晶型和不同尺寸的VO2納米材料，並利用高壓原位拉曼、紅外、同步輻射X射線衍射、對分布函式分析等實驗手段研究了不同晶型VO2納米材料的結構相變和IMT轉變。研究發現，納米尺寸效應對VO2（M1）的相變溫度和相變過程有重要影響，從原子尺度揭示了其微觀結構相變過程，為進一步降低IMT轉變溫度提供了指導。發現了VO2（M1）的壓致結構相變與壓致金屬化相分離，揭示了其壓力誘導的IMT轉變是電子關聯主導的Mott相變，澄清了當前對IMT轉變過程物理機制（Mott或Peierls相變）的爭議。首次在VO2體系發現了壓致金屬非晶態，通過壓力調控實現了非晶態VO2金屬-絕緣態間的可逆變換，從原子層面揭示了最近鄰V-V鍵是影響其電輸運性質的關鍵，為研究非晶強關聯電子體系提供了新模型。利用高壓手段獲得了多種高壓亞穩相半導體及金屬態VO2納米材料，為製備新型功能材料提供了新思路。建立了多種晶型VO2納米材料的高壓結構相圖，豐富了對VO2體系的認識，加深對該體系IMT物理機制的理解，為進一步調控其結構和電子態提供了指導。通過本項目的研究，已在PRB、Nanoscale、JPCC等雜誌發表SCI論文20篇，授權發明專利1項。
