【摘 要】
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二维材料面内各向异性是近年来研究的热点之一,它来源于二维材料的平面低对称性晶体结构,由于其展现出独特的角度依赖的物理性质,因此在新型光电子器件领域有着广阔的应用前景。然而二维材料的各向异性受限于其固有的晶体结构,本征各向异性比值通常很小,难以实现材料取向的准确区分,严重阻碍了二维各向异性材料的实际应用。因此,探索能够有效提高材料各向异性的新策略具有非常重要的意义。我们知道二维材料具有性质不同的晶相
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二维材料面内各向异性是近年来研究的热点之一,它来源于二维材料的平面低对称性晶体结构,由于其展现出独特的角度依赖的物理性质,因此在新型光电子器件领域有着广阔的应用前景。然而二维材料的各向异性受限于其固有的晶体结构,本征各向异性比值通常很小,难以实现材料取向的准确区分,严重阻碍了二维各向异性材料的实际应用。因此,探索能够有效提高材料各向异性的新策略具有非常重要的意义。我们知道二维材料具有性质不同的晶相结构,利用相变导致的巨大性能变化有望实现二维各向异性的大幅度调控。基于此,本文旨在探究利用相变来调控二维材料各向异性的这一新策略,以具有“金属-绝缘体”相变特征的二氧化钒（VO2）为研究对象,借助化学气相沉积的方法制备二维VO2纳米片,通过界面应力诱导VO2纳米片发生取向性相变,并对取向性相变用于调控VO2纳米片的电学各向异性进行了研究。主要工作如下:（1）界面应力诱导VO2纳米片的取向性相变研究。选用化学气相沉积的方法首次制备了高质量的二维VO2纳米片,利用云母衬底和VO2纳米片热膨胀系数的差异引入界面应力,实现了VO2纳米片不同晶相的周期分布生长,在此基础上采用原位变温拉曼光谱和光学显微镜研究了界面应力对VO2纳米片相变行为的影响,发现了VO2纳米片的取向性相变特性,这为取向性相变调控VO2纳米片的各向异性奠定了基础。此外,还对界面应力的形成过程和分布状态,以及VO2表面的褶皱形貌进行了有限元模拟和理论计算,更进一步地证实了界面应力诱导VO2纳米片发生取向性相变的过程。（2）基于取向性相变调控VO2纳米片的电学各向异性研究。利用VO2纳米片在界面应力作用下具有取向性相变的特性,通过原位变温电学测试,探究了取向性相变对VO2纳米片面内电学各向异性的调控效果,成功地实现了VO2纳米片[011]M1和[100]M1方向电学各向异性比值由1.5倍到112.9倍的大幅度调控,并借助光学显微镜原位观察了器件的晶相转变过程,对取向性相变用于调控VO2电学各向异性的机理进行了解释,验证了相变调控二维材料各向异性这一新策略的可行性。
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