a) Cấu trúc tinh thể của vât liệu WO
3WO3 có cấu trúc perovskit. Vonfram trioxit hình thành trên cơ sở một ion vonfram ở tâm kết hợp với 6 ion oxy tại 6 đỉnh tạo thành khối bát diện. Trong cấu trúc mạng tinh thể lý tưởng này, độ dài liên kết W=O là không đổi, góc liên kết W-O-W là 180 °C. Khoảng cách gần nhất giữa W-O xấp xỉ 0,2 nm, và giữa W-W xấp xỉ 0,37- 0,44 nm.[19]
Hình I.7: Cấu trúc pervoskit của WO3
Trong thực tế sự hình thành WO3 không đạt được hợp thức cao nhất mà tồn tại các vị trí khuyết oxy, được biểu diễn dưới dạng: WO2-y trong đó y là hệ số khuyết oxy. Trong trường hợp vật liệu được tạo thành bao gồm cả 2 pha WO3 và WO2 thì trong vật liệu có thể xuất hiện các vị trí khuyết oxy dẫn tới làm thay đổi góc và độ dài của các liên kết. Sự “ méo dạng “ mạng tinh thể pervoskit có thể hình thành các kênh ngầm dãn rộng hình ngũ giác (tetragonal) hay hình lục giác (hexagonal) và chính các kênh này sẽ tạo điều kiện cho các ion có kích thước nhỏ (H+, Li+,..) xâm nhập vào mạng tinh thể và vị bắt giữ trong vật liệu. Đây chính là cơ sở của tính chất lưu trữ ion của vật liệu WOx.
33
b) Các tính chất của vật liệu WO
3Cấu trúc vùng năng lượng của vonfram oxit:
Hình I.8: Giản đồ cấu trúc vùng năng lượng của tinh thể WO3 ở 0 K. Vùng tô đậm chỉ sự lấp đầy của điện tử[20]
Theo giản đồ cấu trúc vùng năng lượng của oxit volfram WO3 thì vùng hóa trị bao gồm các vùng năng lượng tương ứng với các quỹ đạo 2s và 2p của các nguyên tử O còn vùng dẫn là vùng năng lượng tương ứng với các quỹ đạo 5d của nguyên tử W. Vùng hóa trị của các nguyên tử oxy có tất cả 24 trạng thái điện tử được lấp đầy hoàn toàn còn vùng dẫn thì không có điện tử nào. Mức Fermi nằm giữa khe năng lượng với Eg khoảng 3,2 eV.
WO3 là bán dẫn loại n với các hạt tải cơ bản là điện tử tự do được hình thành do thiếu khuyết oxy trong thành phần hợp thức WO3-, trong đó là độ thiếu hụt oxy.
