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Long-range propagation of protons in single-crystal VO2 involving structural transformation to HVO2.
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-12-27 , DOI: 10.1038/s41598-019-56685-4
Keita Muraoka 1 , Teruo Kanki 1
Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-12-27 , DOI: 10.1038/s41598-019-56685-4
Keita Muraoka 1 , Teruo Kanki 1
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Vanadium dioxide (VO2) is a strongly correlated electronic material with a metal-insulator transition (MIT) near room temperature. Ion-doping to VO2 dramatically alters its transport properties and the MIT temperature. Recently, insulating hydrogenated VO2 (HVO2) accompanied by a crystal structure transformation from VO2 was experimentally observed. Despite the important steps taken towards realizing novel applications, essential physics such as the diffusion constant of intercalated protons and the crystal transformation energy between VO2 and HVO2 are still lacking. In this work, we investigated the physical parameters of proton diffusion constants accompanied by VO2 to HVO2 crystal transformation with temperature variation and their transformation energies. It was found that protons could propagate several micrometers with a crystal transformation between VO2 and HVO2. The proton diffusion speed from HVO2 to VO2 was approximately two orders higher than that from VO2 to HVO2. The long-range propagation of protons leads to the possibility of realizing novel iontronic applications and energy devices.
中文翻译：
质子在单晶VO2中的远距离传播，涉及向HVO2的结构转变。
二氧化钒（VO2）是一种高度相关的电子材料，在室温附近具有金属-绝缘体转变（MIT）。VO2的离子掺杂会极大地改变其传输性能和MIT温度。最近，通过实验观察到绝缘氢化的VO2（HVO2）伴随着VO2的晶体结构转变。尽管为实现新的应用已采取了重要的步骤，但仍然缺少诸如插入质子的扩散常数以及VO2和HVO2之间的晶体转变能之类的基本物理学。在这项工作中，我们研究了质子扩散常数随温度变化及其转换能量随VO2向HVO2晶体转变的物理参数。发现质子可以在VO2和HVO2之间发生晶体转变而传播数微米。从HVO2到VO2的质子扩散速度比从VO2到HVO2的质子扩散速度大约高两个数量级。质子的远距离传播导致实现新型离子电子应用和能量装置的可能性。
更新日期：2019-12-27
中文翻译：
质子在单晶VO2中的远距离传播，涉及向HVO2的结构转变。
二氧化钒（VO2）是一种高度相关的电子材料，在室温附近具有金属-绝缘体转变（MIT）。VO2的离子掺杂会极大地改变其传输性能和MIT温度。最近，通过实验观察到绝缘氢化的VO2（HVO2）伴随着VO2的晶体结构转变。尽管为实现新的应用已采取了重要的步骤，但仍然缺少诸如插入质子的扩散常数以及VO2和HVO2之间的晶体转变能之类的基本物理学。在这项工作中，我们研究了质子扩散常数随温度变化及其转换能量随VO2向HVO2晶体转变的物理参数。发现质子可以在VO2和HVO2之间发生晶体转变而传播数微米。从HVO2到VO2的质子扩散速度比从VO2到HVO2的质子扩散速度大约高两个数量级。质子的远距离传播导致实现新型离子电子应用和能量装置的可能性。
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