二氧化钒晶体温致相变过程的拉曼光谱及计算模拟研究

【作者】 张福； 尤静林； 王敏； 龚晓晔；

【机构】 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室上海大学材料科学与工程学院；

【摘要】 二氧化钒（M相）作为典型的可逆热色材料,其相变温度在68℃左右。这种相变伴随着VO₂的电、磁和光学性质发生突变,由于其相变的特性,VO₂被广泛应用。本实验制备所得VO₂（M）晶体,基于Materials Studio软件的CASTEP模块进行密度泛函计算,将计算谱图与实验谱图相结合,探究了VO₂（M）晶体由常温到升温相变过程中的拉曼光谱。图1中,VO₂的M相为单斜相,实验谱图中143,192,223,262,309,337,389,498和614cm-1对应的拉曼峰与文献^[1]中VO₂的拉曼谱峰位置基本一致,典型拉曼谱峰192,223614cm-1归属于单斜M相VO₂的Ag振动。图2在升温过程中可以看出,低温下观察到的拉曼峰均来自于VO₂（M）的单斜相,并随着温度的升高,VO₂（M）的峰强减弱,峰宽变宽,说明M相开始向R相转变,辅以密度泛函计算并分析了VO₂（R）金红石相,表明70℃时M相已转变为R相。实验中VO₂（M）晶体的相变温度在70℃左右,达到相变温度以后,VO₂晶体由M相转变为R相,冷却到室温后,又由R相可逆回到M相,对应的拉曼特征峰强度较升温前有所减弱,这主要是由于升温后的热滞效应造成的。这与文献^[2]中报道的基本一致。更多还原