二氧化钒新亚稳相中的压力诱导可逆相变

摘要： 基于X射线衍射（XRD）、拉曼和红外光谱研究，我们发现新型亚稳相VO2(Mx')具有可逆压力诱导的结构转变与金属化特性，并在相对低温下能热驱动转变为单斜相VO2(M1)。研究表明该亚稳相VO2(Mx')在压缩过程中会经历VO2(Mx')-(12 GPa)VO2(Mx'')-(30-80 GPa)VO2(X)的系列结构转变，这与其它亚稳相VO2(A)和VO2(B)观察到的压力诱导非晶化现象明显不同。红外数据进一步证实VO2(Mx'')相在约40 GPa时发生压力诱导金属化（PIM），这主要与电子-电子关联作用相关。深入分析表明：所有样品最终都转变为与稳定M1相相同的高压VO2(X)相，这可能源于其中间高压相VO2(Mx'')和VO2(M1')中的VO6八面体及其间隙空间在压力作用下遵循相似的演变规律。这些发现为理解过渡金属氧化物稳态与亚稳态相在压力下的结构转变差异及物理性质变化提供了新见解。