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VO2作为具有典型的金属-绝缘体相变特性的金属氧化物被广为人知。在不同温度下展现不同的晶相。M1在室温下呈现单斜结构,空间群为P21/c。在温度接近340K时,结构发生一个可逆的一级相变,形成四方金红石结构的R相,空间群为P42/mnm。半世纪前,F.J.Morin证明了340K时VO2电阻率有两个数量级的跳变,即为金属-绝缘体转变(MIT)。Goodenough提出了相变能级理论,支持MIT是结构驱动的Peierls相变。直到 M2相的发现,证明 MIT并不是纯结构驱动的相变。Wentzcovitch认为VO2的MIT相变是电子-电子相互作用驱动的Mott绝缘体相变。如今大多数认可VO2的金属-绝缘体转变(MIT)是结构和电子关联共同驱动的结果。在 VO2掺杂浓度为1-10个百分点的Cr,Fe时,会产生稳定存在的单斜绝缘相M2(空间群为C2/m)和三斜绝缘相T,它是M1和M2的中间相。亦或通过在控制纯VO2的单轴张力获得这3种绝缘相。在VO2掺杂Cr的研究中,它展现出显著不同于各相的VO2的物理特性。 近几十年来,作为同样具有多绝缘相的Fe掺杂的VO2,被公布的信息要比前者少得多。J.Pebler通过57Fe的穆斯堡尔效应研究了掺杂各浓度下的V1-xFexO2的相分布并给出了晶体相图。从Koji Kosuge通过57Fe的穆斯堡尔效应和V1-xFexO2的磁电性质研究中,我们对不同Fe掺杂浓度的VO2产生了兴趣,并对掺杂浓度在0.01≤x≤0.05范围内的材料做了详细的研究。 基于实验室的制备条件和现有思路,我们尝试了多种实验方法来制备纯相的二氧化钒样品。期间,克服引入不同价态的钒氧化物杂质是一大难题。最后,我们通过水热合成法和固相合成法成功制备出了纯相的VO2(M)和不同掺杂浓度的V1-xFexO2。本文主要描述了不同Fe掺杂浓度给VO2(M)的晶体结构、相变和磁性质带来的影响。通过样品的XRD测量,我们确定了在0.01≤x≤0.05范围内掺杂Fe的VO2均为纯M2相;和预期结果一样,未掺杂的VO2为M1相。与此同时,Fe元素的掺杂同时改变了 VO2的晶体结构。掺杂浓度的不同会导致晶格常数的变化。我们通过 PPMS的磁测量,得出了 V1-xFexO2的磁化率随温度的变化曲线,在0.01≤x≤0.04阶段, V1-xFexO2经历的相变为T-M2-R相变。引人注意的是,V1-xFexO2(x=0.05)的相变中不存在T相。Fe掺杂对VO2的金属绝缘体相变前后量级的变化有抑制作用。我们控制外加磁场,测量了样品磁化率随外加磁场的变化关系(M-T),并根据测量的结果进行数据拟合,且和不同浓度的理论计算值进行对比。通过Fe掺杂VO2磁性的详细研究发现,Fe3+打破了 V4+-V4+二聚体从而产生了额外的磁矩,这种磁矩有可能有可能是Fe3+替代的二聚体中V4+-Fe3+的相互作用所引起的。当x=0.03时,V4+-Fe3+的磁相互作用达到最大值。我们对样品的电性质也做了初步探究,不同结构相变导致的电阻率变化有着巨大差异,M1和M2相的VO2为不同的半导体类型。