Физики из Московского физико-технического института (МФТИ), Российской академии наук (РАН) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (МГУ) впервые детально изучили свойства и структуру порошков из оксида цинка (ZnO) с добавлением лития. Исследование ускорит разработку материалов для аккумуляторов и оптоэлектроники.
Оксид цинка представляет собой полупроводник, который слабо проводит ток, но эффективно излучает свет. Это происходит в результате некоторых особенностей в поведении электронов в оксиде цинка (в частности, очень широкой так называемой «запрещенной зоны») и в характере их взаимодействий с «дырками», то есть областями с положительным зарядом. Оксид цинка можно использовать в ультрафиолетовых светодиодах и лазерах.
Легирование литием — то есть внедрение его атомов в решетку оксида цинка — позволяет настраивать электрические, оптические, магнитные или сегнетоэлектрические свойства материала. Новый материал может заменить графитовые аноды в аккумуляторах. Также оксид цинка с примесью лития перспективен для производства светодиодов.
«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 лаборатории оптики ультрахолодных атомных систем и функциональных материалов МФТИ Михаил Шестаков.
Открытие поможет улучшить оптические свойства материалов для ультрафиолетовых светодиодов, лазеров и другой оптической техники. При этом ученые подтвердили, что добавление лития меняет структуру и свойства оксида цинка.
Исследование выполнено при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
