Defect-mediated Jahn-Teller effect in layered LiNiO_(2)

作     者：Weicheng Lin Yaokun Ye Taowen Chen Yao Jiang Chuying Ouyang Feng Pan Jiaxin Zheng 林伟成;叶耀坤;陈涛文;蒋耀;欧阳楚英;潘锋;郑家新

作者机构：School of Advanced MaterialsPeking University Shenzhen Graduate SchoolShenzhen 518055China Fujian Science&Technology Innovation Laboratory for Energy Devices of China(21C-LAB)Ningde 352100China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2022年第65卷第6期

页      面：1696-1700页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：financially supported by the Starting Fund of Peking University Shenzhen Graduate School and Fujian Science&Technology Innovation Laboratory for Energy Devices of China(21C-LAB) the National Natural Science Foundation of China(12174162) 

主　　题：杂化密度泛函理论 反位缺陷 结构和电子结构 层状材料 亚稳态 粒径效应 实验现象 有效调控 

摘      要：LiNiO_(2)(LNO)基态的晶体结构和电子结构长期以来存在着实验与理论计算不一致的争议.实验上观测到LNO是空间群为R3m的半导体并且有局部的Jahn-Teller(JT)畸变,但理论计算却表明它是处于亚稳态的金属并且没有任何的JT畸变.本文基于杂化密度泛函理论HSE06,首次模拟了与实验等同浓度(~3%)的Ni/Li反位缺陷对LNO的影响,发现缺陷能够有效调控LNO中的JT效应.在LNO中引入Ni/Li反位缺陷后,其结构发生了局部的JT畸变,并且其带隙值约为0.5 eV,这些计算结果都和实验现象非常吻合.Ni/Li反位通过粒径效应和库伦作用,既能诱发JT畸变,又能阻碍畸变之间的协同作用,避免相变到C2/m,而只产生局部的JT畸变.本文提出了一种新的策略来解释LNO基态晶体结构和电子结构长期以来的争议,对推动富镍层状材料的设计和应用具有重要意义.