极化子与应变对 WO$_3$ 中离子迁移的影响
材料科学
2025-11-13 v1
摘要
离子迁移是 WO 中的关键过程，具有在电池、电致变色器以及能源高效仿生计算器件等 various technological applications 中广泛应用的价值。本研究探讨了 H、Li 和 Mg 离子在单斜 WO 中的迁移机制，以及能垛如何受电子极化子和晶格应变的影响。我们采用密度泛函理论方法计算迁移路径和能垛。结果表明，极化子的存在导致关联效应和晶格变形，从而增加离子迁移能垛。因此，考虑极化子对于准确预测离子迁移的活化能至关重要。我们进一步表明，晶格应变可调节离子迁移能垛，但应变的影响取决于迁移的离子类型。对于嵌入氧离子电子壳层并从供体氧跳至受体氧的质子，压缩晶格应变通过减小供体-受体距离加速其迁移。相比之下，较大离子的迁移能垛随拉伸晶格应变而降低，因为后者增加了离子在过渡态中的自由空间。这些关于极化子和晶格应变影响的见解对于理解和调控 WO 的性质，尤其是在优化器件特性方面具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2511.08718,
title = {Polaron and Strain Effects on Ion Migration in WO$_3$},
author = {Matthäus Siebenhofer and Pjotrs Žguns and Bilge Yildiz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.08718},
year = {2025}
}