VO$_2$中可能的声子诱导电子双稳态及其在室温超快存储器中的应用

VO$_{2}$是一种模型材料体系，在67$^\circ$C发生金属-绝缘体转变。这在未来存储器件的超快开关中具有潜力，但通常需纯电子过程以避免缓慢的晶格响应。因此晶格振动的作用十分重要，但其尚不被充分理解且长期存在争议。我们结合超快光谱与从头算量子计算揭示了该转变的机制。我们识别出一种非典型的Peierls振动模式，其作为转变的触发因素。这排除了VO$_{2}$中纯电子Mott转变的长期范式；然而，我们发现了一种新的电-声子路径，可在特定条件下以真正双稳态方式实现纯可逆电子转变。该转变非常反常，因其仅涉及类电荷激发且仅需微小核位移。我们的发现将推动未来超快电阻式非易失存储器件的设计。