关联二氧化钒中的集体与分离型金属-绝缘体相变
强关联电子
2026-04-29 v1 材料科学
摘要
破译集体与分离行为之间的复杂相互作用是关联电子系统中一级金属-绝缘体相变（MIT）的核心，能够实现奇异电子态与功能的理性设计。集体与分离行为之间的关键平衡定义了一个基本的集体长度尺度（通常短于 5 nm），该尺度主导着涌现的量子序，然而对这种二分法的主动控制仍然难以实现。在此，我们以可逆方式实现了关联 VO2 系统中集体与分离 MIT 的按需操控。人工设计 VO2/VO2-x 同质结中的氧空位促进了具有扩展集体长度尺度的集体 MIT，而 TiO2 中间层的引入则通过解耦电子序参量，驱动了从该集体相变向两步分离 MIT 的转变。将可移动氢离子掺入 VO2/TiO2/VO2-x 三层结构中，实现了对电子相位调制的可逆控制，使两步 MIT 转变为单步 MIT 或集体电子局域化。这种对 VO2 电子能带结构的离子控制灵活地触发了多态 MIT，该过程由与氢相关的能带填充主导。我们的发现将集体长度尺度从被动阈值转变为动态设计参数，为工程化用于自适应关联电子器件的集体与分离 MIT 确立了可行的途径。
引用
@article{arxiv.2604.25638,
title = {Collective and separate metal-insulator transitions in correlated vanadium dioxide},
author = {Xuanchi Zhou and Xiaohui Yao and Wentian Lu and Chunwei Yao and Xiaomei Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.25638},
year = {2026}
}