Charge storage in oxygen deficient phases of TiO2: defect Physics without defects

Autor(es)

Padilha, A. C. M. ^{[1, 2]} ; Raebiger, H. ^{[1, 2]} ; Rocha, A. R. ^[3] ; Dalpian, G. M. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Fed ABC, Ctr Ciencias Nat & Humanas, Santo Andre, SP - Brazil

^[2] Yokohama Natl Univ, Dept Phys, Yokohama, Kanagawa - Japan

^[3] Univ Estadual Paulista, Inst Fis Teor, Sao Paulo, SP - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: SCIENTIFIC REPORTS; v. 6, JUL 1 2016.
• Citações Web of Science: 19

Resumo

Defects in semiconductors can exhibit multiple charge states, which can be used for charge storage applications. Here we consider such charge storage in a series of oxygen deficient phases of TiO2, known as Magneli phases. These Magneli phases (TinO2n-1) present well-defined crystalline structures, i.e., their deviation from stoichiometry is accommodated by changes in space group as opposed to point defects. We show that these phases exhibit intermediate bands with an electronic quadruple donor transitions akin to interstitial Ti defect levels in rutile TiO2. Thus, the Magneli phases behave as if they contained a very large pseudo-defect density: 1/2 per formula unit TinO2n-1. Depending on the Fermi Energy the whole material will become charged. These crystals are natural charge storage materials with a storage capacity that rivals the best known supercapacitors. (AU)

• Processo FAPESP: 10/16202-3 - Propriedades eletrônicas, magnéticas e de transporte em nanoestruturas
• Beneficiário: Adalberto Fazzio
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 15/05830-7 - Simulações ab initio de sistemas memristivos: da matéria prima ao dispositivo
• Beneficiário: Antonio Cláudio Michejevs Padilha
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 16/11429-6 - Armazenamento de cargas em fases deficientes em oxigênio do TiO2: física de defeitos sem defeitos.
• Beneficiário: Gustavo Martini Dalpian
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Processo FAPESP: 11/19924-2 - Estudo e desenvolvimento de novos materiais avançados: eletrônicos, magnéticos e nanoestruturados: uma abordagem interdisciplinar
• Beneficiário: Carlos Rettori
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 11/21719-8 - Simulações ab initio de sistemas memristivos: da matéria prima ao dispositivo
• Beneficiário: Antonio Cláudio Michejevs Padilha
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 13/22577-8 - Colaboração da UFABC om a Universidade Nacional de Yokohama para o estudo teórico de nanoestruturas em interfaces e inseridas em materiais bulk
• Beneficiário: Gustavo Martini Dalpian
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional