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玻璃衬底上溅射沉积V?O?薄膜的可重复金属-绝缘体转变特性研究
摘要： 三氧化二钒（V2O3）在约150K附近的金属-绝缘体转变过程中展现出显著的性质变化，是极具应用前景的器件材料。通过反应直流磁控溅射法在SiO2玻璃基底上制备了V2O3薄膜。虽然实验证实其电阻率变化达四个数量级，但在标称相同条件下沉积的薄膜表现出显著的电学特性差异，这将阻碍适用于工业规模生产（配备标准控制功能）的沉积技术的可重复性。这些差异归因于微小的化学计量比偏离。采用与V2O3平衡温度及氧压条件匹配的沉积后热处理工艺，在较短时间内成功使样品特性趋于一致，且未对玻璃基底或薄膜连续性造成负面影响。通过对热处理前后薄膜结构、形貌及室温至金属-绝缘体转变区间的电阻率分析，揭示了非化学计量比、残余应力与薄膜电学特性之间的相互作用机制。该方法可获得可重复的V2O3薄膜制备结果，同样适用于具有金属-绝缘体转变特性的类似材料。
关键词： 化学计量学、溅射、薄膜、三氧化二钒、热处理、金属-绝缘体转变
更新于2025-09-09 09:28:46
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针尖诱导应变导致的V?O?薄膜金属-绝缘体转变
摘要： 我们通过接触式原子力显微镜在亚微米区域施加局部应力，证明了c轴取向的三氧化二钒（V2O3）薄膜从强关联金属态到莫特绝缘态的压力诱导转变。为实现亚吉帕斯卡量级的压力范围，采用聚焦离子束（FIB）对商用探针进行铂化学气相沉积，制备了半径达335纳米的大曲率探针。该FIB改性探针在低工作压力（0.25-0.4吉帕）下能形成良好电接触，从而通过局部电流-电压特性研究明确证实了脉冲激光沉积V2O3薄膜中可逆的金属-绝缘体转变。有限元分析证实，该探针压力导致的c/a晶格比减小可解释薄膜中电子态密度所观测到的相变现象。
关键词： 尖端诱导应变、莫特绝缘体、金属-绝缘体转变、V2O3薄膜、原子力显微镜
更新于2025-09-09 09:28:46
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MIT对外延VO?薄膜太赫兹透射率的影响
摘要： 太赫兹技术（通信、成像、光谱学等）的发展需要设计能在太赫兹频段实现高速辐射调制的材料。这类应用中，具有金属-绝缘体转变（MIT）特性的氧化物薄膜因其临界点前后光学透过率存在显著差异而备受关注。在众多具备MIT特性的氧化物材料中，二氧化钒因相变温度最接近室温（块体样品为68°C）而尤为突出——其MIT过程以创纪录的转变速度（<1皮秒）和大幅值（单晶电导率变化达10^5倍）为特征。研究表明，二氧化钒的MIT转变伴随一级相变过程：晶体结构从具有半导体特性的单斜晶系（类MoO2型）转变为具有金属导电性的四方晶系（金红石型）。该电子转变可由温度、电场或激光辐射触发。这些独特性质使二氧化钒成为太赫兹波段光电器件（开关、调制器、透镜等）的关键材料，可通过热作用、电压或激光脉冲实现调控。
关键词： 二氧化钒、外延薄膜、金属-绝缘体转变、太赫兹透射率、太赫兹技术
更新于2025-09-09 09:28:46
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表面终止和层厚度对LaNiO?薄膜电子结构的影响
摘要： 我们采用第一性原理密度泛函理论计算，研究了表面终止方式和层厚对SrTiO3衬底上LaNiO3薄膜电子结构的影响。单胞厚度的NiO2终止薄膜因负电荷转移能而在费米能级处呈现赝能隙；而1.5单元胞厚度的LaO终止薄膜则因较大的交换分裂产生1.0电子伏特的绝缘带隙。对于更厚的NiO2或LaO终止薄膜，金属态迅速恢复，与块体镍酸盐的特性相似。我们的结果表明电子性质强烈依赖于层厚，并为理解LaNiO3薄膜中的金属-绝缘体转变提供了深刻见解。
关键词： 表面终止、电子结构、层厚度、LaNiO3薄膜、金属-绝缘体转变
更新于2025-09-04 15:30:14
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内部应变在纳米尺度上调控电子关联
摘要： 在常规金属中，电荷载流子基本可以自由移动。然而，在关联电子材料中，由于强库仑相互作用，电子可能局域化，从而形成绝缘态。尽管过去几十年在阐明抑制金属电荷输运的驱动机制方面取得了显著进展，但在微观尺度上，这种相变的空间演化仍不甚明了。在此，我们利用低温扫描近场光学显微镜，以20纳米的空间分辨率研究电子驱动电荷有序系统中的金属-绝缘体转变。与常见的平均场考虑不同，我们观察到显著的相分离现象，金属区与绝缘区之间存在清晰边界，这证明其具有一级相变的特性。晶体中相当大的应变在几微米范围内空间调制了有效电子关联作用，从而形成了金属与绝缘条纹交替延伸的"斑马"图案。通过能隙压缩时光学导率的逐渐增强，我们可以直接监测空间应变分布。我们的观测为先前关于关联驱动金属-绝缘体转变的分析提供了新见解。
关键词： 纳米尺度、电子关联、金属-绝缘体转变、凝聚态物理、应变
更新于2025-09-04 15:30:14
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SrRuO3/SrTiO3超晶格中磁性SrRuO3单层的应变诱导金属-绝缘体转变
摘要： 二维系统中的铁磁相不仅在应用中具有重要作用，在相变理论研究中也意义重大。在众多铁磁材料中，SrRuO3以其半金属性、巡游铁磁性和非费米液体金属特性而闻名?；诿芏确汉砺郏―FT）预测，SrRuO3/SrTiO3（SRO/STO）超晶格中的单层SrRuO3是二维半金属铁磁体系。然而实验表明，当SRO厚度小于4个单位晶胞时会出现与铁磁-反铁磁（FM-AFM）转变相关的金属-绝缘体转变。本研究通过结合DFT计算与蒙特卡洛模拟证明：通过调控应变效应触发金属-绝缘体转变，可在SRO/STO超晶格单层SRO中实现块体铁磁金属性，从而获得超越反铁磁绝缘体实验观测的二维（2D）半金属SRO薄膜。该成果为制备超薄自旋极化二维电子气（SP-2DEG）开辟了新途径。
关键词： 超晶格、金属-绝缘体转变、半金属、磁性、二维电子气
更新于2025-09-04 15:30:14