TiO$_2$缺氧相中的电荷存储：无缺陷的缺陷物理

半导体中的缺陷可呈现多重电荷态，可用于电荷存储应用。在此我们考虑在一系列称为 Magn\'eli 相的 TiO$_2$ 缺氧相中的此类电荷存储。这些 Ti$_n$O$_{2n-1}$ Magn\'eli 相呈现明确的晶体结构，即它们对化学计量比的偏离是通过空间群的变化而非点缺陷来调节的。我们表明这些相表现出具有与 TiO$_2$-金红石中填隙 Ti 缺陷能级类似相同的电子四重施主跃迁的中间带。因此，Magn\'eli 相表现得如同含有非常大的伪缺陷密度：每个化学式单位 Ti$_n$O$_{2n-1}$ 为 $\frac{1}{2}$。取决于费米能量，整个材料将带电。这些晶体是天然的电荷存储材料，其存储容量可与已知最好的超级电容器相媲美。