通过人工微结构工程掌控氢化诱导的绝缘-金属相变
强关联电子
2025-10-23 v1
摘要
氢化关联的填充控制的Mottronics机制为探索异常物理功能和现象提供了突破性范式。通过外部场动态控制氢化诱导的相变，为设计多学科领域的质子器件提供了可行路径，但因氢的bulk扩散速度慢面临高速瓶颈。本文通过利用人工微结构设计，为氢化相关Mott相变在关联VO2系统中提供了可行的加速路径。通常，在VO2/Al2O3 (102)异构结构中同时实现倾斜域边界配置和cR面取向，显著降低了氢化扩散势垒，通过创建氢扩散的无阻碍通道。结果表明，经氢化处理的切换速度优于基于广泛报道的c面Al2O3衬底的制备方法快2-3倍，阻变开关性能同时提升了一个数量级。特别值得注意的是，VO2中观察到的异常向上氢扩散，揭示了氢空间分布在塑造电子态演化中起决定性作用。本工作不仅为操控离子演化提供了通用策略，使其在设计高速质子器件方面具有巨大潜力，也深化了对电子关联系统中氢化诱导Mott相变的理解。
关键词
引用
@article{arxiv.2505.15181,
title = {Manipulating the hydrogen-induced insulator-metal transition through artificial microstructure engineering},
author = {Xuanchi Zhou and Xiaohui Yao and Wentian Lu and Jinjian Guo and Jiahui Ji and Lili Lang and Guowei Zhou and Chunwei Yao and Xiaomei Qiao and Huihui Ji and Zhe Yuan and Xiaohong Xu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.15181},
year = {2025}
}