清華劉鍇團隊:二氧化釩的相變特性、性能調控及應用前景

2021-02-08 材料科學與工程


4月16日，清華大學材料學院劉鍇副教授團隊與合作者在國際材料科學領域知名學術期刊《今日材料》（Materials Today）上在線發表長篇綜述文章《二氧化釩物性及應用的最新進展》（Recent progresses on physics and applications of vanadium dioxide）。研究系統評述了二氧化釩（VO2）材料的相變特性、性能調控及應用前景，以及近十幾年來二氧化釩材料研究領域新的進展及面臨的挑戰。


文章連結：

https://doi.org/10.1016/j.mattod.2018.03.029 


二氧化釩是一種強關聯材料，自1959年被發現以來就因獨特的金屬-絕緣體相變及伴隨的結構相變而受到廣泛的關注。其金屬-絕緣體相變溫度約為68攝氏度，非常容易達到，且在相變時電導率、光學吸收率、介電常數、晶格常數等均發生顯著的變化。



二氧化釩金屬-絕緣體相變對應的晶格結構變化、能帶結構變化及電阻率變化


二氧化釩的電子結構相變與晶格結構相變通常耦合在一起並同時發生，因此在其相變機理方面存在長期的爭議。近年來材料合成技術、計算模擬技術以及超快光學表徵技術的發展讓人們對二氧化釩材料的相變過程有了很多新的認識。


該文章從二氧化釩材料基本的晶格結構、電子結構、磁性性質的研究出發，細緻探討了二氧化釩的相變機制及其動態過程，以及應力、缺陷、摻雜等因素對相變的影響，總結了二氧化釩薄膜和納米線的生長合成技術以及二氧化釩材料在紅外探測、熱致變色、場效應器件、微型驅動器件、熱整流器件、超材料、能量轉換等多方面的應用。


劉鍇副教授課題組致力於智能相變材料和二維納米材料的性能調控及應用，較早地開展基於二氧化釩結構相變機制的微型驅動器件的研究，近年來在基於二氧化釩的低功耗柔性驅動器件、紅外隱身器件、二維材料基底調控等方面取得了一系列研究成果。


本文第一作者為清華大學材料學院劉鍇副教授，第一完成單位為清華大學材料學院。通訊作者為美國加州伯克利大學吳軍橋教授。韓國慶北國立大學李相旭（Sangwook Lee）教授、美國杜克大學奧利維爾·德萊爾（Olivier Delaire）教授和杜克大學博士生楊珊為本文的共同作者。


《今日材料》是國際材料科學研究領域的知名綜述性學術期刊（影響因子：21.7），主要刊登在材料科學與工程領域最新研究進展的評述論文及重要的原創性研究論文，每年出版10期。


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來源：清華大學。編輯：明軒

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