刘长虹， 许海峰， 刘 勇

（1.安徽省产品质量监督检验研究院，安徽 合肥230051；2.安徽大学 物理与材料科学学院，安徽 合肥230039）

钨掺杂对VO2(M)纳米杆相转变温度的影响

刘长虹1， 许海峰2， 刘 勇2

（1.安徽省产品质量监督检验研究院，安徽 合肥230051；2.安徽大学 物理与材料科学学院，安徽 合肥230039）

本文采用水热反应法，制备了高质量的单斜二氧化钒（VO2(M)）和钨（W）掺杂的V1-xWxO2纳米杆样品.合成的纳米样品的结构、形貌及相转变分别用X-射线衍射，扫描电子显微镜(SEM)及差分扫描量 热(DSC)来 表征.DSC测 量指出W掺杂 为1.5%at.的WxV1-xO2样 品的金 属-绝 缘 体 转 变 温度 （M IT）为42℃，明显低于未掺杂的VO2(M)纳米杆转变温度（67℃）.这个结果可解释为W离子掺杂使得VO2(M)晶格发生膨胀，同时W+6替代V+4使得局域电子态密度增加，从而降低了VO2(M)相的转变温度.

二氧化钒；钨掺杂；金属-绝缘体转变

1 引言

二氧化钒VO2(M)是Mott绝缘体材料，当温度升至68℃时，其晶体结构由低对称的单斜相转变为高对称的四方金红石相[1,2]，同时伴随金属-绝缘体的相变.这个显著的金属-绝缘体转变归因于强的电-声子耦合、库能排斥及电子局域性诱导的Peierls不稳定性.显然，多数的研究是基于VO2的相转变机理.然而，从技术应用来说，更多的理论研究是基于光透射率及电导率的跃变的应用.比如，Mott场效应晶体管[3]，”智能”热致变色窗涂层[4]，光数据存储媒介[5]和红外波导调节器[6]等.这些应用依赖于精确调控VO2的金属-绝缘体相变温度由68℃（单晶块材）至室温.离子掺杂在钒子晶格或氧子晶格位诱导的张应变可稍微降低外延薄膜的相转变温度.将钨掺杂进钒子格时，当W掺杂为1 at%时，VO2的相转变温度可降低约20-26℃[4,7].