石墨烯基二氧化钒薄膜的相变调控及同步辐射研究

Vanadium dioxide (VO2) is a kind of typical thermal phase change materials,and its relatively high phase transition temperature (68 degrees) greatly hinder the applications as energy materials at room temperature. At present,commonly used doping modulation often weaken the excellent photoelectric properties of vanadium dioxide , while using the stress mechanism to adjust phase transition temperature of vanadium dioxide has caused people's great attention.This project is planed to prepare high quality Vanadium dioxide thin films on the graphene buffers layers on the SiC or Cu foil substrates and adjust phase transition temperature and photoelectric properties of vanadium dioxide by interface stress. Moreover, the electronic configuration and interface structure of the composite films will be studied by some testing methods especially synchrotron radiation technique.In addition, the microscopic mechanism of phase change control process will be clarified.This project will provide theoretical basis and experimental basis for the applications of vanadium dioxide as energy materials.

二氧化钒(VO2)是一种典型的热致相变材料，其较高的相变温度(68度)极大的限制了该材料在室温下作为能源材料的应用。目前常用的掺杂调控手段常会削弱二氧化钒突变的光电性能，利用应力机制调控二氧化钒的相变温度引起了人们的重视。本课题旨在碳化硅与铜箔衬底上制备出石墨烯缓冲层然后生长二氧化钒薄膜，通过调整工艺参数制备出高晶体质量、优异光电性能的石墨烯/二氧化钒薄膜材料，利用石墨烯缓冲层引入适当应力实现对二氧化钒相变温度及光电性能的调控，利用同步辐射技术并结合常规测试手段深入研究衬底/石墨烯/二氧化钒界面的电子相互作用和局域电子态，阐明其内在物理机制和相变调控机理，为实现二氧化钒作为能源材料的应用提供理论基础和实验依据。

本项目围绕二氧化钒(VO2)材料的制备，相变温度调控以及相变机理的探索展开深入研究。利用激光脉冲沉积等技术手段制备了高质量的VO2薄膜并利用各种缓冲层技术(如石墨烯)和引入界面应力的方法来实现相变温度的调控。我们深入研究了相变温度调控后晶体结构，局域原子成键，轨道占据和价带电子态等的变化，得到了微观尺度上的相变演化过程，揭示了相变温度调控的微观机理。在本课题中，我们在二氧化钒单晶外延生长，相变温度调控和相变机理的研究方面得到了很多新颖而重要的结果，这些研究结果不仅丰富了金属绝缘相变研究的相关理论，而且有望进一步推动二氧化钒材料将来在能源和光电器件方面的应用。