二氧化钒是一种强关联材料，自1959年被发现以来就因独特的金属-绝缘体相变及伴随的结构相变而受到广泛的关注。其金属-绝缘体相变温度约为68摄氏度，非常容易达到，且在相变时电导率、光学吸收率、介电常数、晶格常数等均发生显著的变化。
二氧化钒金属-绝缘体相变对应的晶格结构变化、能带结构变化及电阻率变化
二氧化钒的电子结构相变与晶格结构相变通常耦合在一起并同时发生，因此在其相变机理方面存在长期的争议。近年来材料合成技术、计算模拟技术以及超快光学表征技术的发展让人们对二氧化钒材料的相变过程有了很多新的认识。
该文章从二氧化钒材料基本的晶格结构、电子结构、磁性性质的研究出发，细致探讨了二氧化钒的相变机制及其动态过程，以及应力、缺陷、掺杂等因素对相变的影响，总结了二氧化钒薄膜和纳米线的生长合成技术以及二氧化钒材料在红外探测、热致变色、场效应器件、微型驱动器件、热整流器件、超材料、能量转换等多方面的应用。
刘锴副教授课题组致力于智能相变材料和二维纳米材料的性能调控及应用，较早地开展基于二氧化钒结构相变机制的微型驱动器件的研究，近年来在基于二氧化钒的低功耗柔性驱动器件、红外隐身器件、二维材料基底调控等方面取得了一系列研究成果。
本文第一作者为清华大学材料学院刘锴副教授，第一完成单位为清华大学材料学院。通讯作者为美国加州伯克利大学吴军桥教授。韩国庆北国立大学李相旭（Sangwook Lee）教授、美国杜克大学奥利维尔·德莱尔（Olivier Delaire）教授和杜克大学博士生杨珊为本文的共同作者。
《今日材料》是国际材料科学研究领域的知名综述性学术期刊（影响因子：21.7），主要刊登在材料科学与工程领域最新研究进展的评述论文及重要的原创性研究论文，每年出版10期。
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