Li離子嵌入和氧缺陷對V-,2-O-,5-電子結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、V2O5是一種極其重要的無機(jī)材料，在化工和電子工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其是在電存儲和電致變色器件中的應(yīng)用深受研究者的關(guān)注。目前，影響其未來發(fā)展的難題主要有：Li嵌入對V2O5電子結(jié)構(gòu)的影響及其嵌入/脫出的機(jī)理缺少理論依據(jù)，此外，本征氧空位缺陷對材料特性的影響機(jī)制也尚不明確。本論文通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究，較深入地考察了V2O5體材料的電子結(jié)構(gòu)及其分別受Li離子嵌入和氧空位的影響。理論上，我們分析了Li離子的嵌入機(jī)理以及氧空位對體材料的電

2、子結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。實(shí)驗(yàn)上，我們分別利用物理汽相沉積和射頻磁控濺射技術(shù)制備了V2O5薄膜，采用包括電子顯微鏡、X射線光電子能譜(XPS)、紫外光電子能譜(UPS)等技術(shù)，表征薄膜樣品的各項(xiàng)性質(zhì)。并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算相比較，得到了一些較為有意義的結(jié)論： 在Li離子的嵌入機(jī)理研究方面，通過對Li離子的不同嵌入位置的理論模擬，發(fā)現(xiàn)兩種模型下的Li0.5V2O5總能相差不是很大，表明在常溫下Li離子嵌入后可沿著b軸方向在一平臺上進(jìn)行擴(kuò)

3、散。當(dāng)結(jié)構(gòu)變?yōu)長iV2O5時，發(fā)現(xiàn)Li位于層間兩個橋氧的間隙位時，體系最為穩(wěn)定。但不管嵌入多少量的Li離子，體系的電子躍遷方式都沒有改變，仍為間接帶隙。但是體系的費(fèi)米能級隨著Li離子濃度的增加而上升，并進(jìn)入導(dǎo)帶中，這極有可能是實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)Li離子嵌入后導(dǎo)致吸收邊發(fā)生藍(lán)移的主要原因。 在氧空位的研究方面，通過XPS測量出具有不同空位濃度的薄膜樣品，發(fā)現(xiàn)隨著空位濃度的增加，V的氧化態(tài)逐漸降低；UPS表明體系的功函數(shù)隨著氧空位濃度的增加