Nature Materials：具有垂直离子传输通道的单晶T-Nb2O5薄膜中的Li离子电子学

NavyLIu

2023-07-28

T-Nb₂O₅在快速充电电池和电化学电容器中被广泛研究。它的晶体结构具有低空间位阻的二维（2D）层，从而实现锂离子的快速迁移。然而，自1941年发现以来，单晶薄膜的生长及其电子应用尚未实现，这是由于其正交晶胞以及许多多晶型的存在。在这里，马克斯普朗克微观结构物理研究所Stuart S. P. Parkin、Hyeon Han、剑桥大学Clare P. Grey、宾夕法尼亚大学Andrew M. Rappe报道了单晶T-Nb₂O₅薄膜的外延生长，并且其离子传输通道垂直于薄膜表面取向。

本文要点：

1) 作者发现，这些垂直的2D通道能够实现快速的锂离子迁移，从而产生巨大的绝缘体-金属跃迁，由于电子最初占据了空的Nb-4d⁰态，电阻率下降了11个数量级。

2) 此外，作者通过全面的原位实验和理论计算，揭示了在宽锂离子浓度范围下具有不同晶体和电子结构的多个相，这允许对这些相及其不同的电子性质进行可逆和可重复的操控。该工作为探索具有离子通道的新型薄膜及其潜在应用铺平了道路。

参考文献：

Hyeon Han et.al Li iontronics in single-crystalline T-Nb₂O₅ thin films with vertical ionic transport channels Nature Materials 2023

DOI: 10.1038/s41563-023-01612-2

https://doi.org/10.1038/s41563-023-01612-2