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迅速发展的光电子器件领域需要一种能在电学和光学特性方面产生巨大反差的机制。日本东北大学Yuji Sutou和Shogo Hatayama等人证明了在环境条件下SmTe薄膜中存在处于非平衡态的混合Sm价态。
溅射沉积期间引起的压缩应力有助于沉积膜中这些混合价态的稳定。此外，退火可以调节Sm3+和Sm2+部分的平衡。在价态转变（VT）之后，我们观察到沉积态（低ρ）和440°C退火态（高ρ）薄膜的ρ（超过105）和Eg（约1.45 eV）存在显著差异，尽管晶体结构几乎没有变化。此外，混合价态可以通过施加电脉冲诱导的焦耳加热在纳米级器件内操纵。
这些发现提出了一种通过VT进行ESC的范式，能够在不改变原子种类或剧烈原子重排的情况下实现广泛的材料特性，例如非晶-晶体转变。
Shogo Hatayama*, Shunsuke Mori, Yuta Saito, Paul J. Fons, Yi Shuang, and Yuji Sutou*, Nonvolatile Isomorphic Valence Transition in SmTe Films. ACS Nano 2024
DOI: 10.1021/acsnano.3c07960
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07960
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