金属氧化物与带宽的被忽视作用

表现出金属导电性的氧化物对于燃料电池、电池电极、阻尼与磁阻材料、电催化剂、透明导体以及高温超导体等各种应用至关重要。接近金属性的氧化物在其中也发挥着重要作用，用于开关应用，其中金属-绝缘体相变现象被用于各种技术中。本篇视角受关于何时氧化物呈现金属性的问题的启发，通过对金属氧化物的电子结构计算，确定促进金属性行为的典型特征。由于在文献中有些被忽视，强调电子能带近似费米能级处的带宽这一关键因素。例如，带宽考虑会表明，最近提出的磷酸盐“LK-99”永远不适合作为超导体的目标。从本文的分析中，我们学习到，如果从密度泛函理论基础的电子结构计算中得到的导带宽度小于1 eV，则获得金属性化合物的可能性几乎为零。本次代表性氧化物金属的调查概述了导致宽带的关键元素，即延拓共价键。一个关键收获是，诸如硼酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐等阴离子化合物不太可能在常压下表现出金属性导电。虽然本文的焦点在于氧化物，但一般发现应适用于各种材料族，扩展到有机晶体、聚合物和框架材料中。