Infrared spectroscopy and nano-imaging of the insulator-to-metal transition in vanadium dioxide

Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics

Volumn 79, Issue 7, 2009, Pages

  Qazilbash, M M ^a   Brehm, M ^b   Andreev, G O ^a   Frenzel, A ^a   Ho, P C ^a,c   Chae, Byung Gyu ^d   Kim, Bong Jun ^d   Yun, Sun Jin ^d   Kim, Hyun Tak ^d   Balatsky, A V ^e   Shpyrko, O G ^a   Maple, M B ^a   Keilmann, F ^b   Basov, D N ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b MAX PLANCK INSTITUTE OF BIOCHEMISTRY   (Germany)

^c CALIFORNIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^d Electronics and Telecommunications Research Institute (ETRI)   (South Korea)

^e LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 62649109297     PISSN: 10980121     EISSN: 1550235X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1103/PhysRevB.79.075107     Document Type: Article

References (74)

1. N. F. Mott, Metal-Insulator Transitions (Taylor & Francis, London, 1990).
2. M. Imada, A. Fujimori, and Y. Tokura, Rev. Mod. Phys. 70, 1039 (1998). 10.1103/RevModPhys.70.1039
3. R. Lopez, L. A. Boatner, T. E. Haynes, R. F. Haglund, Jr., and L. C. Feldman, Appl. Phys. Lett. 85, 1410 (2004). 10.1063/1.1784546
4. M. M. Qazilbash, Z. Q. Li, V. Podzorov, M. Brehm, F. Keilmann, B. G. Chae, H. T. Kim, and D. N. Basov, Appl. Phys. Lett. 92, 241906 (2008). 10.1063/1.2939434
5. T. Driscoll, S. Palit, M. M. Qazilbash, M. Brehm, F. Keilmann, Byung-Gyu Chae, Sun-Jin Yun, Hyun-Tak Kim, S. Y. Cho, N. Marie Jokerst, D. R. Smith, and D. N. Basov, Appl. Phys. Lett. 93, 024101 (2008). 10.1063/1.2956675
6. M. Rini, A. Cavalleri, R. W. Schoenlein, R. López, L. C. Feldman, R. F. Haglund, Jr., L. A. Boatner, and T. E. Haynes, Opt. Lett. 30, 558 (2005). 10.1364/OL.30.000558
7. M. Rini, Z. Hao, R. W. Schoenlein, C. Giannetti, F. Parmigiani, S. Fourmaux, J. C. Kieffer, A. Fujimori, M. Onoda, S. Wall, and A. Cavalleri, Appl. Phys. Lett. 92, 181904 (2008). 10.1063/1.2921784
8. B.-J. Kim, Y. W. Lee, B.-G. Chae, S. J. Yun, S.-Y. Oh, and H.-T. Kim, Appl. Phys. Lett. 90, 023515 (2007). 10.1063/1.2431456
9. J. B. Goodenough, J. Solid State Chem. 3, 490 (1971). 10.1016/0022-4596(71)90091-0
10. C. J. Hearn, J. Phys. C 5, 1317 (1972). 10.1088/0022-3719/5/12/012
11. M. Gupta, A. J. Freeman, and D. E. Ellis, Phys. Rev. B 16, 3338 (1977). 10.1103/PhysRevB.16.3338
12. H. Terauchi and J. B. Cohen, Phys. Rev. B 17, 2494 (1978). 10.1103/PhysRevB.17.2494
13. R. M. Wentzcovitch, W. W. Schulz, and P. B. Allen, Phys. Rev. Lett. 72, 3389 (1994) 10.1103/PhysRevLett.72.3389
14. R. M. Wentzcovitch, W. W. Schulz, and P. B. Allen, Phys. Rev. Lett. 73, 3043 (1994). 10.1103/PhysRevLett.73.3043
15. V. Eyert, Ann. Phys. 11, 650 (2002). 10.1002/1521-3889(200210)11: 9<650::AID-ANDP650>3.0.CO;2-K
16. H. W. Verleur, A. S. Barker, Jr., and C. N. Berglund, Phys. Rev. 172, 788 (1968). 10.1103/PhysRev.172.788
17. S. Shin, S. Suga, M. Taniguchi, M. Fujisawa, H. Kanzaki, A. Fujimori, H. Daimon, Y. Ueda, K. Kosuge, and S. Kachi, Phys. Rev. B 41, 4993 (1990). 10.1103/PhysRevB.41.4993
18. K. Okazaki, S. Sugai, Y. Muraoka, and Z. Hiroi, Phys. Rev. B 73, 165116 (2006). 10.1103/PhysRevB.73.165116
19. M. M. Qazilbash, K. S. Burch, D. Whisler, D. Shrekenhamer, B. G. Chae, H. T. Kim, and D. N. Basov, Phys. Rev. B 74, 205118 (2006). 10.1103/PhysRevB.74. 205118
20. M. M. Qazilbash, A. A. Schafgans, K. S. Burch, S. J. Yun, B. G. Chae, B. J. Kim, H. T. Kim, and D. N. Basov, Phys. Rev. B 77, 115121 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.115121
21. T. C. Koethe, Z. Hu, M. W. Haverkort, C. Schüßler-Langeheine, F. Venturini, N. B. Brookes, O. Tjernberg, W. Reichelt, H. H. Hsieh, H.-J. Lin, C. T. Chen, and L. H. Tjeng, Phys. Rev. Lett. 97, 116402 (2006). 10.1103/PhysRevLett.97.116402
22. P. B. Allen, R. M. Wentzcovitch, W. W. Schulz, and P. C. Canfield, Phys. Rev. B 48, 4359 (1993). 10.1103/PhysRevB.48.4359
23. V. J. Emery and S. A. Kivelson, Phys. Rev. Lett. 74, 3253 (1995). 10.1103/PhysRevLett.74.3253
24. M. M. Qazilbash, M. Brehm, Byung-Gyu Chae, P.-C. Ho, G. O. Andreev, Bong-Jun Kim, Sun Jin Yun, A. V. Balatsky, M. B. Maple, F. Keilmann, Hyun-Tak Kim, and D. N. Basov, Science 318, 1750 (2007). 10.1126/science.1150124
25. H. T. Kim, B. G. Chae, D. H. Youn, S. L. Maeng, G. Kim, K. Y. Kang, and Y. S. Lim, New J. Phys. 6, 52 (2004). 10.1088/1367-2630/6/1/052
26. H. T. Kim, Y. W. Lee, B. J. Kim, B. G. Chae, S. J. Yun, K. Y. Kang, K. J. Han, K. J. Yee, and Y. S. Lim, Phys. Rev. Lett. 97, 266401 (2006). 10.1103/PhysRevLett.97.266401
27. E. Arcangeletti, L. Baldassarre, D. Di Castro, S. Lupi, L. Malavasi, C. Marini, A. Perucchi, and P. Postorino, Phys. Rev. Lett. 98, 196406 (2007). 10.1103/PhysRevLett.98.196406
28. B.-J. Kim, Y. W. Lee, S. Choi, J.-W. Lim, S. J. Yun, H.-T. Kim, T.-J. Shin, and H.-S. Yun, Phys. Rev. B 77, 235401 (2008). 10.1103/PhysRevB.77.235401
29. A. Zylbersztejn and N. F. Mott, Phys. Rev. B 11, 4383 (1975). 10.1103/PhysRevB.11.4383
30. D. Paquet and P. Leroux-Hugon, Phys. Rev. B 22, 5284 (1980). 10.1103/PhysRevB.22.5284
31. T. M. Rice, H. Launois, and J. P. Pouget, Phys. Rev. Lett. 73, 3042 (1994). 10.1103/PhysRevLett.73.3042
32. S. Biermann, A. Poteryaev, A. I. Lichtenstein, and A. Georges, Phys. Rev. Lett. 94, 026404 (2005). 10.1103/PhysRevLett.94.026404
33. M. S. Laad, L. Craco, and E. Müller-Hartmann, Europhys. Lett. 69, 984 (2005). 10.1209/epl/i2004-10430-0
34. E. Dagotto, Science 309, 257 (2005). 10.1126/science.1107559
35. V. J. Emery, S. A. Kivelson, and J. M. Tranquada, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 8814 (1999). 10.1073/pnas.96.16.8814
36. M. Uehara, S. Mori, C. H. Chen, and S.-W. Cheong, Nature (London) 399, 560 (1999). 10.1038/21142
37. L. Zhang, C. Israel, A. Biswas, R. L. Greene, and A. de Lozanne, Science 298, 805 (2002). 10.1126/science.1077346
38. J. Lee, K. Fujita, K. McElroy, J. A. Slezak, M. Wang, Y. Aiura, H. Bando, M. Ishikado, T. Masui, J.-X. Zhu, A. V. Balatsky, H. Eisaki, S. Uchida, and J. C. Davis, Nature (London) 442, 546 (2006). 10.1038/nature04973
39. Z. Sun, J. F. Douglas, A. V. Fedorov, Y.-D. Chuang, H. Zheng, J. F. Mitchell, and D. S. Dessau, Nat. Phys. 3, 248 (2007). 10.1038/nphys517
40. K. K. Gomes, A. N. Pasupathy, A. Pushp, S. Ono, Y. Ando, and A. Yazdani, Nature (London) 447, 569 (2007). 10.1038/nature05881
41. F. Keilmann and R. Hillenbrand, Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. A 362, 787 (2004). 10.1098/rsta.2003.1347
42. H. S. Choi, J. S. Ahn, J. H. Jung, T. W. Noh, and D. H. Kim, Phys. Rev. B 54, 4621 (1996). 10.1103/PhysRevB.54.4621
43. P. U. Jepsen, B. M. Fischer, A. Thoman, H. Helm, J. Y. Suh, R. Lopez, and R. F. Haglund, Jr., Phys. Rev. B 74, 205103 (2006). 10.1103/PhysRevB.74.205103
44. W. F. Brinkman and T. M. Rice, Phys. Rev. B 2, 4302 (1970). 10.1103/PhysRevB.2.4302
45. H. T. Kim, Physica C 341-348, 259 (2000). 10.1016/S0921-4534(00)00469-X
46. B. G. Chae, H. T. Kim, S. J. Yun, B. J. Kim, Y. W. Lee, D. H. Youn, and K. Y. Kang, Electrochem. Solid-State Lett. 9, C12 (2006). 10.1149/1.2135430
47. A. S. Barker, Jr., H. W. Verleur, and H. J. Guggenheim, Phys. Rev. Lett. 17, 1286 (1966). 10.1103/PhysRevLett.17.1286
48. Handbook of Ellipsometry, edited by, H. G. Tompkins, and, E. A. Irene, (William Andrew, Norwich, New York/ Springer, Berlin, 2005).
49. G. L. Carr, S. Perkowitz, and D. B. Tanner, in Far Infrared Properties of Inhomogeneous Materials, Infrared and Millimeter Waves, edited by, K. J. Button, (Academic, Orlando, 1985), Vol. 13.
50. D. N. Basov and T. Timusk, Rev. Mod. Phys. 77, 721 (2005). 10.1103/RevModPhys.77.721
51. S. V. Dordevic and D. N. Basov, Ann. Phys. 15, 545 (2006). 10.1002/andp.200510194
52. S. Miyasaka, Y. Okimoto, and Y. Tokura, J. Phys. Soc. Jpn. 71, 2086 (2002). 10.1143/JPSJ.71.2086
53. J. J. Tu, C. C. Homes, and M. Strongin, Phys. Rev. Lett. 90, 017402 (2003). 10.1103/PhysRevLett.90.017402
54. B. Knoll and F. Keilmann, Nature (London) 399, 134 (1999). 10.1038/20154
55. N. Ocelic, A. Huber, and R. Hillenbrand, Appl. Phys. Lett. 89, 101124 (2006). 10.1063/1.2348781
56. T. Taubner, F. Keilmann, and R. Hillenbrand, Opt. Express 13, 8893 (2005). 10.1364/OPEX.13.008893
57. M. B. Raschke and C. Lienau, Appl. Phys. Lett. 83, 5089 (2003). 10.1063/1.1632023
58. M. Brehm, Ph.D. thesis, Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried, München, Germany, 2006.
59. A. Cvitkovic, N. Ocelic, and R. Hillenbrand, Opt. Express 15, 8550 (2007). 10.1364/OE.15.008550
60. M. A. Ordal, L. L. Long, R. J. Bell, S. E. Bell, R. R. Bell, R. W. Alexander, Jr., and C. A. Ward, Appl. Opt. 22, 1099 (1983).
61. J. Wu, Q. Gu, B. S. Guiton, N. P. de Leon, L. Ouyang, and H. Park, Nano Lett. 6, 2313 (2006). 10.1021/nl061831r
62. Y. J. Chang, J. S. Yang, Y. S. Kim, D. H. Kim, T. W. Noh, D.-W. Kim, E. Oh, B. Kahng, and J.-S. Chung, Phys. Rev. B 76, 075118 (2007). 10.1103/PhysRevB.76.075118
63. H. Zhan, V. Astley, M. Hvasta, J. A. Deibel, D. M. Mittleman, and Yong-Sik Lim, Appl. Phys. Lett. 91, 162110 (2007). 10.1063/1.2801359
64. D. N. Basov, B. Dabrowski, and T. Timusk, Phys. Rev. Lett. 81, 2132 (1998). 10.1103/PhysRevLett.81.2132
65. M. Dumm, D. N. Basov, S. Komiya, Y. Abe, and Y. Ando, Phys. Rev. Lett. 88, 147003 (2002). 10.1103/PhysRevLett.88.147003
66. M. Dumm, S. Komiya, Y. Ando, and D. N. Basov, Phys. Rev. Lett. 91, 077004 (2003). 10.1103/PhysRevLett.91.077004
67. D. N. Basov, R. Liang, B. Dabrowski, D. A. Bonn, W. N. Hardy, and T. Timusk, Phys. Rev. Lett. 77, 4090 (1996). 10.1103/PhysRevLett.77.4090
68. A. V. Puchkov, P. Fournier, D. N. Basov, T. Timusk, A. Kapitulnik, and N. N. Kolesnikov, Phys. Rev. Lett. 77, 3212 (1996). 10.1103/PhysRevLett.77.3212
69. D. N. Basov, E. J. Singley, and S. V. Dordevic, Phys. Rev. B 65, 054516 (2002). 10.1103/PhysRevB.65.054516
70. G. Gruner, Density Waves in Solids (Perseus, Cambridge, MA, 2000).
71. H.-G. von Ribbeck, M. Brehm, D. W. van der Weide, S. Winnerl, O. Drachenko, M. Helm, and F. Keilmann, Opt. Express 16, 3430 (2008). 10.1364/OE.16.003430
72. A. J. Huber, F. Keilmann, J. Wittborn, J. Aizpurua, and R. Hillenbrand, Nano Lett. 8, 3766 (2008). 10.1021/nl802086x
73. P. Planken, Nature (London) 456, 454 (2008). 10.1038/456454a
74. L. D. Landau and E. M. Lifshitz., Statistical Physics Part 1, 3rd ed. (Pergamon, New York, 1980), Vol. 5.