پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 49 |
| تعداد شمارهها | 1,317 |
| تعداد مقالات | 11,391 |
| تعداد مشاهده مقاله | 24,359,341 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 16,283,283 |
مطالعه مدلسازی محاسباتی و شبیهسازی مهاجرت یون لیتیوم و اثرات نقصهای نقطهای در ساختار مونوکلینیک Li₂TiO₃ | ||
| فصلنامه علمی اپتوالکترونیک | ||
| دوره 8، شماره 4 - شماره پیاپی 25، مرداد 1405 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30473/jphys.2026.77983.1302 | ||
| نویسنده | ||
| مجتبی غلامی* | ||
| هیات علمی پیام نور | ||
| چکیده | ||
| در این پژوهش، مهاجرت یون لیتیوم و نقش نقصهای نقطهای در ساختار مونوکلینیک Li₂TiO₃ با استفاده از شبیهسازی محاسباتی مبتنی بر نظریه تابعی چگالی بررسی شد. ساختار بلوری این ترکیب در گروه فضایی C2/m بهینهسازی گردید و نتایج محاسبات ساختار الکترونی نشان داد که Li₂TiO₃ خالص دارای رفتار نیمهرسانا با گاف نواری مستقیم حدود 2.90 الکترونولت است که عمدتاً از هیبرید اوربیتالهای O‑2p در نوار ظرفیت و Ti‑3d در نوار رسانش ناشی میشود. به منظور بررسی اثر نقصها بر فرآیند نفوذ یون لیتیوم، چندین نقص نقطهای شامل تکجایخالی لیتیوم، دو جایخالی لیتیوم و کمپلکس جایخالی لیتیوم–اکسیژن در ساختار ایجاد شد. نتایج محاسبات ساختار نواری و چگالی حالتها نشان داد که ایجاد این نقصها منجر به ظهور ترازهای موضعی در نزدیکی سطح فرمی شده و در نتیجه رسانایی الکترونی سیستم افزایش مییابد. همچنین انرژی تشکیل نقصها برای ارزیابی پایداری نسبی ساختارهای معیوب محاسبه و با یکدیگر مقایسه شد. برای مطالعه مکانیسم مهاجرت لیتیوم، مسیرهای نفوذ با استفاده از روش نوار الاستیک جهشی بررسی شد. نتایج نشان داد که سه مسیر مهاجرت با سدهای فعالسازی حدود 0.886، 1.09 و 1.20 الکترونولت وجود دارد. تحلیل حالت گذار نشان میدهد که سد مهاجرت عمدتاً توسط محیط هماهنگی Li–O کنترل میشود، در حالی که برهمکنشهای Li–Ti نقش ثانویهای در تنظیم کانالهای نفوذ دارند. در مجموع، این نتایج نشان میدهد که هندسه موضعی شبکه و مهندسی نقصها میتوانند مسیرهای مهاجرت و سدهای انرژی یون لیتیوم در Li₂TiO₃ را کنترل کرده و به درک بهتر مکانیزم نفوذ و طراحی مواد با رسانایی یونی بهبود یافته کمک کنند. | ||
| کلیدواژهها | ||
| مهاجرت یون لیتیوم؛ نقصهای نقطهای؛ نظریه تابعی چگالی (DFT)؛ مدلسازی محاسباتی؛ روش NEB | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| A Computational Modeling and Simulation Study of Lithium-Ion Migration and Point Defect Effects in Monoclinic Li₂TiO₃ | ||
| نویسندگان [English] | ||
| mojtaba gholami | ||
| Payamme nor university | ||
| چکیده [English] | ||
| In this study, lithium‑ion migration and the role of point defects in monoclinic Li₂TiO₃ were investigated using density functional theory (DFT). The crystal structure of Li₂TiO₃ in the C2/m space group was optimized, and electronic structure calculations showed that the pristine compound exhibits semiconducting behavior with a direct band gap of about 2.90 eV. The valence band is dominated by O 2p orbitals, while the conduction band originates from Ti 3d states. To investigate the influence of defects on lithium diffusion, several point defects, including a single lithium vacancy (VLi), a double lithium vacancy (V₂Li), and a lithium–oxygen vacancy complex (VLi+VO), were introduced. The calculated band structures and partial density of states (PDOS) reveal that these defects produce localized states near the Fermi level, enhancing electronic conductivity. Defect formation energies were also calculated to evaluate the stability of the defective configurations. Lithium‑ion migration was studied using the nudged elastic band (NEB) method to identify diffusion pathways. Three migration paths were obtained with activation energy barriers of approximately 0.886, 1.09, and 1.20 eV. Transition state analysis indicates that migration barriers are mainly controlled by the local Li–O coordination environment, while Li–Ti interactions play a secondary role by influencing diffusion channel width. Charge density difference analysis shows that charge redistribution around oxygen atoms affects transition state stability. Overall, the results show that lattice geometry and defect engineering control lithium‑ion migration in Li₂TiO₃ and guide the design of lithium‑based materials with improved ionic transport | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Lithium-ion migration, Point defects, Density functional theory (DFT), Computational modeling, NEB method | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 102 |
||