CUA MANG MONG OXYT VANAD
1.2- Ciu true mang tinh the
Do ban chit da dang vl hoa tri cua vanadi va su phiic tap vl hgp thiic hoa hgc cua dxyt vanadi, ciu true tinh thi cua dxyt vanadi rit phiic tap. Tuy nhien cung cd thi phan loai chung thanh cac dang cd cdng thiic hoa hgc nhu VO; V2O3; VO2; V2O5 tuong dng vdi cac hoa tri 2; 3; 4; 5 va dang cdng thiic Vn02n ± i, V^Ọ
1.2.1- Cau triic tinh the cua didxyt vanadi (VO2)
O nhiet đ phdng tinh thi VO2 cd ciu true mang thudc he don ta (monoelinic), nhom khdng gian P2|/c [14], cac thdng sd cua d co sd la:
â = 5,7517 A ^ b^ = 4,5378 A°; c^ = 5,3825 Á^
0
a = Y = 90**; p = 122,64°; V = 118,3 Â;Z = 4
Tai nhiet đ cao hon NDCP (T^. = 67**C) tinh thi VO2 cd ciu triic mang thudc he td
giac (tetragonal), nhdm khdng gian ¥4^/ mnm, cac thdng sd cua d co sd la: a, = h, = 4,5378 A"; c, = 2,8758 A°; a = p = y = 90°; V = 59,217 A°-^ Z = 2
Tren Hinh 1.1 va 1.2 trinh bay hai dang ciu tnic tinh thi cua VO2. Khac ban cau triic don ta, trong ciu triic tii giac ciia VO2 cd true đi xiing bac bdn triing vdi
true c. Tuy nhien xet vl mang khdng gian cd thi nhan thiy cac nguydn tir vanadi
theo true c trong mang don ta chi cin dich di mdt khoang each nhd (vao khoang
0.85 A°) di cd hing sd mang triing vdi hing sd mang tren true b, khi đ mang tinh
thi trd thanh mang td giac [1]. Dilu nay cho thiy viec chuyen tir pha don ta sang tii giac đi hdi nhiet nang khdng Idn lim, cho ndn NDCP cua VO2 khdng cao nhu NDCP trong cac dxyt vanadi khac. Trong [4] cho thiy khi VO2 chuyen ciu triic vl mang tu" giac thi viing din va vung hoa tri gin nhu chap lai nhau la do ldp dien tir Vd da phii len ldp Op. Ndi each khac, pha tii giac cua VO2 khdng cdn tinh ban din nira ma trd thanh pha kim loai vdi do din va đ phan xa biic xa hong ngoai tang len dang kl. Vdi tfnh chit nay tinh the VO2 dugc iing dung trong nhilu linh vuc tu đng hoa bing dilu khiln nhiet-dien-quang.
Hinh 1.1 Ciu tnic tinh thi VOj
mang dcfn ta
Hinh 1.2 Ciu tnic tinh the VO2
mang tii giac
1.2.2' Cau triic tinh the cua pentaoxyt vanadi (V2OS)
Hinh 1.3 va 1.4 la so đ khdi tii dien va bat dien trong V2O5. Pentadxyt vanadi
Hinh 1.3 ^n ca sd V' trong cáu tnic cua V2O5
Khdi bat dien ca sd VÔ lech tam Hinh 1.4
Hinh chop ca sd VO5 trong cau triic cua VjÔ
(V2O5 hoac V02,5) cd thi dugc xay dung tir bat dien VOs vdi phuong phap tuong tu
a-MoÔ va anatase, Tuy nhien bat dien dxy (VOs) la khdng binh thudng trong V2O5
bdi VI trong sau khoang each V- O cd nam khoang each V- O cd 0,159 -^- 0,202 nm va mdt khoang each rdng 0,279 nm [2]. O nhiet do nhd hon 240"C, tinh thi V2O5 cd cau tnic mang thudc he true giao (orthorhombic), nhdm khdng gian P.^^^^ cung vdi su chia tach V- O rdng dgc hudng tinh thi hgc c, thdng sd d don vi la a = 11,51 A°;
b = 3,56 A° va c = 4,37 A°. Ngoai nhOng ldp - 4,4 A° cdn cd nhung ldp hmh chop vudng cua VO5 cung vdi nam nguyen tir dxy bao quanh nguyen tir vanadi [15].
V2O5 cd ciu tnic ldp tao thanh nhutig day phii hgp nhu mdt tinh thi chii trao doi cd kha nang tich thoat nhung ion kich thudc be nhu H"^ va Li"" lam thay đi ciu tnic trnh thi chu, co sd iing dung trong linh vuc chd tao linh kien hiln thi dien sic,
ciia sd dien sic thdng minh, cue catdt trong pin ic qui rin. Hinh 1.5 va 1.6 la so do
ciu tnic xdp ldp trong pentadxit vanadị Protdn cd thi dua vao trong tinh the nay the dat tdi Hi_9V02,5 bang cac ky thuat dien boa, chidu sang hay tac dung nhiet.
Hinh 1.5 Caii tnic xép ldp
Hinh 1.6
Cáu tnic chiia kenh khuyei tat
1.2.3- Cau triic dien tucua oxyt vanadi
Nhu nhilu hgp chit kim loai khac, dxyt vanadi cd ciu tnic dien tir ham sdng 3d ciia ion vanadi dugc hinh thanh gin miic Fermi, tuy nhien ldp phii nay mdng bdi vi pham vi khdng gian ciia chiing nhd. Nd cd thi diing tuong tu nhu mdt he do tham sd UAV su giam ciia khi electron, d day U la the nang electron trong pham vi mdt ion va W la đng nang trung binh, do Idn dugc danh gia bing bac ciia viing cam. Nhilu thi nghiem tren dxyt vanadi cho thiy U va W tien tdi bac do Idn gidng nhau trong trudng hgp nay (1-2 eV), ti sd ciia chiing U/W cd the bing don vi [1].
Mott thiei lap dai vat lieu thdng thudng W >U, vi du nhu ban din cd dien germani hoac kilu kim loai natrị Trong trudng hgp W< U, khi mdt electron di chuyin den mdt vi tri ke canh, nd bi ham bdi nang lugng tuong tac Cu Idng ciia nhimg dien tir cdn lai tuong dng cd viing cim bac U thi dugc ggi la dien mdi Mott.
Neu mdt nhan td ben ngoai (ap suit) dugc diing tdi lam thay đi do Idn ciia ti sd UAV dl cd su chuyin KL-DM, chiing tdi ggi la su chuyen Mott khi ti sd nay tien tdi -- 1. Mdt bilu diln dinh tinh ciia hien tugng nay cd the thiet lap trong nhdm cdng
bd ciia Hubbard. Tuy nhien, ngay ca trong trudng hgp c6 ve don gian nay khi
Hamiltonian bilu diln mdt gidi ban tuong tac Cu Idng trong khoang 2 electron tai cac vi trf gidng nhau ciia Hubbrd trong phin bd xung ciia dai nang lugng thdng thudng. Xii ly- ly thuydt chuyin pha BDKL gap phai nhirng khd khan vin chua vugt quạ Bdi vay su chuyin Mott-Hubbard la vin cdn thieu mdt bilu diln dinh lugng khai quat.
Thuc te, trang thai trd nen phiic tap hon trong dai hep he thdng tuong tac manh electron-phonon, dilu nay ciing cd thi din den tdn tai mdt su chuyin pha BDKL. Néu chiing tạlam meo mang bang each dich chuyen vai nguyen tii tir vi tri can bing ciia chiing de tang thdng sd mang tir "a"dén "2a" thi nang lugng sir dung se dugc bu bing su giam nang lugng electron. Dilu nay se tao ra kha nang tach han viing din vdi viing hoa tri din den mdt sir chuyen tir trang thai kim loai den ban din. Vi vay, ta CO thi kei luan md hinh ly thuyet khdng khai quat su chuyin pha BDKL va duy nhit cd mdt it md hinh dugc phat triln tdi bay gid. Dudng nhu nhiing md hinh triln vgng nhit diu giir ca hai tuong tac electron-electron va electron-phonon
John C. Parker, Urs W. Geiser, Daniel J. Lam [4] trinh bay tinh chit vat ly ciia vat lieu don tinh thi đ la tfnh chit BD-KL cua VO2 va ban chit di hudng cao ciia V2O5 cd thi la thudc tfnh dac trung ciia ciu tnic viing dien tir ciia vat lieu dugc tfnh toan bing phuong phap OLCAỌ Kei qua tinh toan cho thiy tai nhiet do Idn hon NDCP (TC=67°C), ban chit kim loai ciia VO2 trong pha tii giac la do nhirng orbital Vd va Op phii nhau, day la nhiing orbital chii yeu dugc tao ra tren ham sdng electron ciia vat lieụ Tai nhiet do nhd hon NDCP, trong pha don ta ldp phu orbital nhd tao ra su tach viing nang lugng gin miic Fecmi, nguyen nhan tfnh chit dien va tfnh chat quang cua chat ban din. Nhu vay, cac tac gia da phan biet dugc tfnh chit ban din va kim loai cua VO2 dugc qui dinh bing cau tnic viing dien tir cua vat lieu dugc tinh toan bing phuong phap OLCAỌ
S\x tfnh toan ciu tnic viing dien tii đi vdi V2O5 chi ra ban chat di hudng ciia
ham sd dien mdi quang hgc la do tinh đi xiing ciia ham sdng bao gdm chii yeu nhiing orbital Vd,y va Opy trong mat phang xy (ab). Tfnh di hudng ciia V2O5 la thudc tfnh dén su đi xiing ciia nhung ham sdng dugc xac dinh bing nhung orbital Vd^ va Opy dua ra su hap thu dgc theo hudng a-b manh hon hudng c.
