Die Vanadiumoxide haben in den letzten Jahr(zehnten) großes Interesse erfahren aufgrund der Reichhaltigkeit an Phänomenen, die die vielen Verbindungen der beiden Elemente zeigen. Insbesondere die Metall-Isolator-Übergänge einiger dieser Oxide mit Leitfähigkeitsänderungen von mehreren Zehnerpotenzen innerhalb eines sehr kleinen Temperaturintervalls initiierten eine anhaltende, rege Forschungstätigkeit, die aber bis heute die Ursachen nicht ausreichend erklären konnte. Die bekanntesten dieser Verbindungen sind V₂O₃ und VO₂.

Speziell beim VO₂ liegen die Gründe zum Teil in der am Phasenübergang gleichzeitig auftretenden strukturellen Umwandlung, die eine eindeutige Identifikation der elektronischen oder der strukturellen Änderungen als Ursache verhinderten. Die vorgeschlagenen Modelle für den Phasenübergang reichen deshalb von Peierls- über Spin-Peierls- bis zu Mott-Hubbard-Szenarien, die, in unterschiedlichem Maße, die Rolle von Gitterinstabilitäten, Elektron-Phonon-Wechselwirkung oder elektronischer Korrelationen betonen. Allerdings konnte bisher keine dieser Vorstellungen einen größeren Bereich von Phänomenen des VO₂ erklären.

In diesem Vortrag wird der Metall-Isolator-Übergang des VO₂ anhand der elektronischen Struktur und ihrer Änderungen am Phasenübergang diskutiert. Die theoretischen Arbeiten beruhen auf der Dichtefunktionaltheorie und wurden mit Hilfe der Augmented Spherical Wave (ASW) Methode durchgeführt. Dabei wurden sowohl die bei hohen Temperaturen vorliegende Rutilphase als auch die bei tiefen Temperaturen realisierte monokline M₁-Phase berücksichtigt. Darüber hinaus werden neue Ergebnisse für die ebenfalls isolierende, monokline M₂-Phase des VO₂ diskutiert, die bei leichter Dotierung oder uniaxialem Druck auftritt und deren Untersuchung sich in den letzten Jahren als entscheidend für das Verständnis des VO₂ herausgestellt hat. Damit wird es erstmals möglich, ein umfassendes Bild der Physik dieses Materials zu zeichnen.

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Last revision: 16.08.2000
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