第41卷第4期2024年8月J.At.Mol.Phys.,2024,41:046004(8pp)、氟掺杂二氧化钒的晶体结构演变行为与相变机理原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSVol.41No.4Aug.2024曲道宇1，栾敬德'，刘文刚²，可（1.沈阳航空航天大学能源与环境学院，沈阳110136；2．东北大学资源与土木工程学院，沈阳110167；3.辽宁省计量科学研究院，沈阳110006）摘要：二氧化钒(VO,)是一种热致相变材料，其过高的相变温度制约了其潜在应用．元素掺杂能够使VO,的能带结构、态密度、键长和晶胞体积等晶格参数改变，引起其相变行为的变化借助MaterialsStudio软件,基于第一性原理和分子轨道理论研究了钇、氟掺杂二氧化钒的晶体结构演变行为与相变机理，结果表明，无论F掺杂于VO,（M型）中间0的位置还是两侧O位置，都会引起O—0键收缩，V一V键增长，β角增大，体系亥姆霍自由能增加，带隙相对减小,F侧位掺杂效果最好，随着V4+一V4+同极结合的减少，在1at%F掺杂时相变温度达到最低；当Gd以0-1.8at%掺杂于VO,（M）中V位置时,0—0键和V-V键发生收缩，β角减小,亥姆霍自能增加，带隙减小,Gd4f态与ti轨道重合,使相变能垒变低,相变温度显著降低．、氟两种元素掺杂VO,相变机理更符合Peierls-Mott协同相变。关键词：二氧化钒；元素掺杂；晶体结构演变；第一性原理；密度泛函理论；相变机理中图分类号：0641.01D0I:10.19855/j.1000-0364.2024.046004CrystalstructureevolutionbehaviorandphasetransformationmechanismofGdandFdopedvanadiumdioxide欣，烟征，陶佳璐文献标识码：AQUDao-Yu',LUANJing-De',LIUWen-Gang”,KEXin',YANZheng',TAOJia-Lu?(1.ScholofEnergyandEnvironment,ShenyangAerospaceUniversity,Shenyangl10136,China;2.SchoolofResourcesandCivilEngineering,NortheasternUniversity,Shenyang110167,China;3.LiaoningInstituteofMetrology,Shenyang110006,China)Abstract:Vanadiumdioxide(VO,)isathermallyinducedphasechangematerial,thehighphasechangetem-peraturerestrictsitspotentialapplication.ElementaldopingcancausethechangesinthepropertiesofVO2suchasbandstructure,statedensity,bondlengthandcellvolume,resultinginthechangeofphasetransitionbehav-ior.UsingMaterialsStudiosoftware,basedonfirstprinciplesandmolecularorbitaltheory,thecrystalstructureevolutionandphasetransformationmechanismofGdandFdopedVO,werestudied,itwasfoun...
