МОСКВА, 10 апреля. /ТАСС/. Российские ученые впервые детально изучили свойства и структуру порошков из оксида цинка (ZnO), легированных различными количествами лития, что ускорит разработку новых материалов, необходимых для создания аккумуляторов и оптоэлектронных устройств на базе этого вещества. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«С практической точки зрения частицы оксида цинка, активированного литием, могут оказаться востребованными индустрией литий-ионных аккумуляторов. Оксидные аноды рассматривают как альтернативу графитовым анодам, так как у них лучше показатели по удельной емкости лития. Кроме того, возможно использование частиц оксида цинка в качестве электронного транспортного слоя в светодиодах», — пояснил старший научный сотрудник МФТИ Михаил Шестаков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают исследователи, оксид цинка представляет собой полупроводник, который относительно плохо проводит ток, но при этом эффективно излучает свет в результате нескольких особенностей в поведении электронов в этом материале и в характере их взаимодействий с «дырками», областями с положительным зарядом. Эти свойства делают оксид цинка подходящим для использования его в ультрафиолетовых светодиодах и лазерах.
Для подобного применения оксида цинка необходимо понимать, как на его свойства влияют различные присадки и добавки, позволяющие гибко контролировать электрические, оптические, магнитные и прочие свойства ZnO. Физики из МФТИ, Физического института РАН и МГУ имени Ломоносова детально изучили, как и куда встраиваются атомы лития, который широко используется в качестве легирующего компонента для оксида цинка.
Ранее расчеты теоретиков показывали, что литий должен встраиваться в кристаллическую решетку ZnO и замещать атомы цинка. Проведенные учеными из России замеры показали, что на самом деле многие атомы лития попадают в так называемые междоузлия — пустоты между «упакованными» атомами в кристаллической решетке оксида цинка. Также физики обнаружили скопления из нескольких атомов лития и другие структуры внутри кристаллической решетки оксида цинка.
При этом ученые подтвердили, что при легировании литий включается в решетку оксида цинка и меняет ее оптические свойства. Это делает порошки привлекательными для применения в оптоэлектронных устройствах, а также для создания различных компонентов для источников питания и решения других задач, подытожили Шестаков и его коллеги. Работа выполнена при финансовой поддержке программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
