利用X射线、可见光和红外辐射探测VO2中的相变

二氧化钒（VO2）是一个模型体系，由于持续的科学和技术兴趣，半个多世纪以来一直被用于理解紧密发生的多带电子（Mott）和结构（Peierls）转变。在用于研究VO2的许多技术中，最常用的是以电磁辐射作为探针。对不同探测辐射所提供的独特物理信息的理解是不完整的，主要由于相变的复杂性。这里我们采用空间平均的红外（{\lambda}=1500 nm）和可见（{\lambda}=500 nm）辐射的透射，随后使用X射线（{\lambda}=2.25-2.38 nm）进行光谱学和纳米尺度成像，在控制环境温度跨越其滞回相变并监测其电阻的同时探测同一个VO2样品。我们直接观察到转变过程中具有不同电子和结构的纳米尺度团簇。两个主要结果是：在加热和冷却过程中，红外和可见透射的转变发生在比Mott转变显著更低的温度；并且电子（Mott）转变在温度上先于结构（Peierls）转变发生。我们利用数据深入了解了不同转变特征可能的微观物理起源。我们强调理解这些效应很重要，因为探针性质的微小变化在应用于非平凡的多带相变时会产生定量甚至定性的不同结果。我们的结果指导更明智地选择探针类型并解释所得数据。