通过缺陷、掺杂剂与应变耦合调控 Ni 缺失 NiO 中的电致变色
材料科学
2026-04-06 v1
摘要
Ni 缺失 NiO 的电致变色响应由空位介导的电子过程主导，这些过程可受掺杂化学和晶格变形的强烈影响。利用密度泛函理论，我们系统地研究了 Cu、Sn 和 V 掺杂的 Ni 缺失 NiO(001) 表面，并考察了表面 Ni 空位处的碱金属离子插入。Li 插入几乎完全以离子形式进行电子捐赠（~+0.9 e），但注入电子的命运取决于掺杂剂的身份。V 掺杂保留了以框架为主的电荷补偿机制，并通过填充空位关联的空穴态导致传统的漂白效应。相比之下，Sn 主动捕获注入电荷，产生掺杂剂辅助的光学跃迁并反转电致变色响应，而 Cu 产生中间的光谱重分布且无显著的掺杂剂还原。在 V 掺杂系统中以 Na 或 K 替代 Li 不会改变切换机制，确认了空位态填充主导光学行为。双轴拉伸应变增强了 Li 插入的热力学有利性，但通过改变缺陷电子结构降低了光学对比度。这些结果确立了掺杂剂活性、空位稳定化和晶格应变作为控制 NiO 基材料电致变色的关键参数。
引用
@article{arxiv.2604.02952,
title = {Engineering Electrochromism in Ni-Deficient NiO through Defect, Dopant, and Strain Coupling},
author = {Katarina Jakovljević and Ana S. Dobrota and Igor A. Pašti and Natalia V. Skorodumova},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.02952},
year = {2026}
}
备注
15 pages, 6 figures, 2 tables, 23 references