zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2032Research ArticleАННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLESРасчет методом теории функционала плотности электронных свойств и оптической анизотропии соединения LiV3O8Electronic Properties and Optical Anisotropy of LiV3O8 Compound: Density Functional Theory InsightKushwahaA. K.KushwahaA. K.

Бхадохи

Bhadohi

Al-OtaibiJ.Al-OtaibiJ.

Эр-Рияд

Riyadh

laref_@yahoo.frBooqZ. I. Y.BooqZ. I. Y.

Эр-Рияд

Riyadh

BarakatF.BarakatF.

Эр-Рияд

Riyadh

AlshehriH.AlshehriH.

Эр-Рияд

Riyadh

AlsowyghG.AlsowyghG.

Эр-Рияд

Riyadh

LarefA.LarefA.

Эр-Рияд

Riyadh

NyaF. T.NyaF. T.

Маруа

Maroua

ChowdhuryS.ChowdhuryS.

Сонгкхла

Songkhla

Колледж, ГьянпурDepartment of Physics, K.N. Govt. P.G. College, GyanpurКолледж наук, Университет короля СаудаDepartment of Physics and Astronomy, College of Science, King Saud University, RiyadhУниверситет Маруа, Высший национальный технологический колледж; Университет Маруа, факультет естественных наук, кафедра физикиUniversity of Maroua, High National College of Technology, Department of Energy and Environment; University of Maroua, Faculty of Science, Department of Physics, Materials Science LaboratoryФакультет экологического менеджмента, Университет принца Сонгкла; Научно-исследовательский центр оценки воздействия на окружающую среду и технологий управления опасными отходами, Университет принца СонгклаFaculty of Environmental Management, Prince of Songkla University; Environmental Assessment and Technology for Hazardous Waste Management Research Centre, Faculty of Environmental Management, Prince of Songkla University202526112025926820820Copyright © Kushwaha A.K., Al-Otaibi J., Booq Z.I., Barakat F., Alshehri H., Alsowygh G., Laref A., Nya F.T., Chowdhury S., 20252025Kushwaha A.K., Al-Otaibi J., Booq Z.I., Barakat F., Alshehri H., Alsowygh G., Laref A., Nya F.T., Chowdhury S.Kushwaha A.K., Al-Otaibi J., Booq Z.Y., Barakat F., Alshehri H., Alsowygh G., Laref A., Nya F.T., Chowdhury S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2032

Электронные и оптические свойства соединения LiV3O8 исследованы с помощью моделирования из первых принципов в рамках теории функционала плотности (DFT). Для более точного описания его полупроводниковых свойств использована поправка Хаббарда U в сочетании с обобщенным градиентным приближением (GGA). Подход GGA+U обеспечивает эффективное описание электронной структуры, обусловленной сильной локализацией 3d-электронов в переходных металлах, таких как ванадий. Результаты исследования электронной структуры показывают, что LiV3O8 проявляет полупроводниковые свойства с шириной запрещенной зоны, расположенной в видимой области спектра. Изучены оптоэлектронные свойства LiV3O8, включая спектры оптического поглощения и отражения, выявлена оптическая анизотропия в области низких энергий до 12.5 эВ. Результаты исследования оптического поглощения также продемонстрировали, что максимальное поглощение света происходит в видимой области, что указывает на потенциальные возможности применения в солнечных батареях.

The electronic and optical properties of the LiV3O8 compound have been investigated using first-principles simulations within the density functional theory (DFT) framework. This promising material could be advantageous for battery applications. To better describe its semiconducting character, the Hubbard U correction combined with the generalized gradient approximation (GGA) was employed. Furthermore, the GGA+U approach provides an effective description of the electronic structure arising from the strong localization of 3d electrons in transition metals such as vanadium. The electronic structure results revealed that LiV3O8 exhibits a semiconducting behavior with a band gap located in the visible spectrum. Additionally, the optoelectronic properties of LiV3O8, including the optical absorption and reflectivity spectra, were computed, revealing an optical anisotropy in the low-energy range up to 12.5 eV. The optical absorption results further illustrated that the threshold light absorption occurs in the visible region, indicating potential applications in optoelectronic devices.

полупроводник LiV3O8плотность электронных состоянийоптические спектрыоптическая анизотропияоптоэлектронные приборыLiV3O8 semiconductorelectronic density of statesoptical spectraoptical anisotropyoptoelectronic devicesReferencesK. Nassau, D. Murphy, J. Non-Crystal. Solids, 44, 297 (1981).K. Nassau, D. Murphy, J. Non-Crystal. Solids, 44, 297 (1981).G. Pistoia, L. Li, G. Wang, Electrochim. Acta, 37, 63 (1992).G. Pistoia, L. Li, G. Wang, Electrochim. Acta, 37, 63 (1992).P. Novak, W. Scheifele, O. Hass, J. Power Source, 54, 497 (1995).P. Novak, W. Scheifele, O. Hass, J. Power Source, 54, 497 (1995).N. Kumagai, A. Yu, K. West, J. Appl. Electrochem., 27, 953 (1997).N. Kumagai, A. Yu, K. West, J. Appl. Electrochem., 27, 953 (1997).J. Kawakita, T. Miura, T. Kishi, Solid State Ionics, 124, 21 (1999).J. Kawakita, T. Miura, T. Kishi, Solid State Ionics, 124, 21 (1999).R. Tossici, R. Murassi, M. Berrettoni, S. Stizza, G. Pistoia, Solid State Ionics, 57, 227 (1992).R. Tossici, R. Murassi, M. Berrettoni, S. Stizza, G. Pistoia, Solid State Ionics, 57, 227 (1992).G. Pistoia, M. Pasquali, G. Wang, L. Li, J. Electrochem. Soc. (USA), 137, 2365 (1990), doi: 10.1149/1.2086945.G. Pistoia, M. Pasquali, G. Wang, L. Li, J. Electrochem. Soc. (USA), 137, 2365 (1990), doi: 10.1149/1.2086945.L. Zhu, Z. Wang, L. Wang, L. Xie, J. Li, X. Cao, Chem. Eng. J., 364, 503–513 (2019).L. Zhu, Z. Wang, L. Wang, L. Xie, J. Li, X. Cao, Chem. Eng. J., 364, 503–513 (2019).L. Zhu, L. Xie, X. Cao, ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 10909–10917 (2018).L. Zhu, L. Xie, X. Cao, ACS Appl. Mater. Interfaces, 10, 10909–10917 (2018).Z. Chen, F. Xu, S. Cao, Z. Li, H. Yang, X. Ai, Y. Cao, Small, 13, 1603148 (2017).Z. Chen, F. Xu, S. Cao, Z. Li, H. Yang, X. Ai, Y. Cao, Small, 13, 1603148 (2017).L. Zhu, W. Li, L. Xie, Q. Yang, X. Cao, Chem. Eng. J., 372, 1056–1065 (2019).L. Zhu, W. Li, L. Xie, Q. Yang, X. Cao, Chem. Eng. J., 372, 1056–1065 (2019).P. S. Kumar, S. Ayyasamy, E. S. Tok, S. Adams, M. V. Reddy, ACS Omega, 3, 3036–3044 (2018).P. S. Kumar, S. Ayyasamy, E. S. Tok, S. Adams, M. V. Reddy, ACS Omega, 3, 3036–3044 (2018).J. Shi, D. Xiao, M. Ge, X. Yu, Y. Chu, X. Huang, X. Zhang, Y. Yin, X. Yang, Y. Guo, L. Gu, L. Wan, Adv. Mater., 30, 1705575 (2018).J. Shi, D. Xiao, M. Ge, X. Yu, Y. Chu, X. Huang, X. Zhang, Y. Yin, X. Yang, Y. Guo, L. Gu, L. Wan, Adv. Mater., 30, 1705575 (2018).J. Kawakita, M. Majima, T. Miura, T. Kishi, J. Power Sources, 66, 135 (1997).J. Kawakita, M. Majima, T. Miura, T. Kishi, J. Power Sources, 66, 135 (1997).S. Panero, M. Pasquali, G. Pistoia, J. Electrochem. Soc. (USA), 130 (1983).S. Panero, M. Pasquali, G. Pistoia, J. Electrochem. Soc. (USA), 130 (1983).M. Li, C. Pei, F. Xiong, S. Tan, Y. Yin, H. Tang, D. Huang, Q. An, L. Mai, Electrochim. Acta, 320, 134556 (2019).M. Li, C. Pei, F. Xiong, S. Tan, Y. Yin, H. Tang, D. Huang, Q. An, L. Mai, Electrochim. Acta, 320, 134556 (2019).L. Zhu, L. Xie, C. Bao, X. Yan, X. Cao, Int. J. Energy Res., 44, 298–308 (2020).L. Zhu, L. Xie, C. Bao, X. Yan, X. Cao, Int. J. Energy Res., 44, 298–308 (2020).R. Zhang, J. Luo, P. Lu, K. Zhu, T. Xie, P. Wang, C. Sun, F. Yang, Z. Xing, Y. Wang, J. Liu, Ceram. Int., 45, 2968–2976 (2019).R. Zhang, J. Luo, P. Lu, K. Zhu, T. Xie, P. Wang, C. Sun, F. Yang, Z. Xing, Y. Wang, J. Liu, Ceram. Int., 45, 2968–2976 (2019).K. Y. Bae, G. D. Park, B. H. Kim, S. H. Cho, Y. C. Kang, K. D. Lee, W. Y. Yoon, J. Electrochem. Soc., 165, A2919–A2924 (2018).K. Y. Bae, G. D. Park, B. H. Kim, S. H. Cho, Y. C. Kang, K. D. Lee, W. Y. Yoon, J. Electrochem. Soc., 165, A2919–A2924 (2018).L. Wang, Z. Wang, L. Xie, L. Zhu, X. Cao, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 16619–16628 (2019).L. Wang, Z. Wang, L. Xie, L. Zhu, X. Cao, ACS Appl. Mater. Interfaces, 11, 16619–16628 (2019).T. Partheeban, M. Sasidharan, J. Mater. Sci., 55, 2155–2165 (2020).T. Partheeban, M. Sasidharan, J. Mater. Sci., 55, 2155–2165 (2020).K. Y. Bae, Y. H. Jung, S. H. Cho, B. H. Kim, W. Y. Yoon, J. Alloys Compd., 784, 704–711 (2019).K. Y. Bae, Y. H. Jung, S. H. Cho, B. H. Kim, W. Y. Yoon, J. Alloys Compd., 784, 704–711 (2019).X. Cao, J. Liu, L. Zhu, L. Xie, Energy Technol., 7, 1800759 (2019).X. Cao, J. Liu, L. Zhu, L. Xie, Energy Technol., 7, 1800759 (2019).L. D. Picciotto, K. Adendorff, D. Liles, M. Thackeray, Solid State Ionics, 62, 297 (1993).L. D. Picciotto, K. Adendorff, D. Liles, M. Thackeray, Solid State Ionics, 62, 297 (1993).S. Jouanneau, A. Verbaereand, D. Guyomard, J. Solid State Chem., 178, 22 (2005).S. Jouanneau, A. Verbaereand, D. Guyomard, J. Solid State Chem., 178, 22 (2005).X. Zhang, R. Frech, Electrochim. Acta, 43, 861 (1997).X. Zhang, R. Frech, Electrochim. Acta, 43, 861 (1997).G. Pistoia, M. D. Vona, P. Tagliatesta, Solid State Ionics, 24, 103 (1987).G. Pistoia, M. D. Vona, P. Tagliatesta, Solid State Ionics, 24, 103 (1987).A. Hammou, A. Hammouche, Electrochim. Acta, 33, 1719 (1988).A. Hammou, A. Hammouche, Electrochim. Acta, 33, 1719 (1988).J. Kawakita, Y. Katayama, T. Miura, T. Kishi, Solid State Ionics, 110, 199 (1998).J. Kawakita, Y. Katayama, T. Miura, T. Kishi, Solid State Ionics, 110, 199 (1998).M. Onoda, I. Amemiya, J. Phys.: Cond. Matter, 15, 3079 (2003).M. Onoda, I. Amemiya, J. Phys.: Cond. Matter, 15, 3079 (2003).T. Maxisch, F. Zhou, G. Ceder, Phys. Rev. B, 73, 104301 (2006).T. Maxisch, F. Zhou, G. Ceder, Phys. Rev. B, 73, 104301 (2006).D. Chotsawat, Maneerat, Lappawat Ngamwongwan, Paratee Komen, Pariwut Falun, Sirichok Jungthawan, Anchalee Junkaew, Suwit Suthirakun, J. Phys. Chem. C, 126, No. 43, 18216–18228 (2022).D. Chotsawat, Maneerat, Lappawat Ngamwongwan, Paratee Komen, Pariwut Falun, Sirichok Jungthawan, Anchalee Junkaew, Suwit Suthirakun, J. Phys. Chem. C, 126, No. 43, 18216–18228 (2022).E. Zhang, Qing, Alexander B. Brady, Christopher J. Pelliccione, David C. Bock, Andrea M. Bruck, Jing Li, Varun Sarbada, et al., Chem. Materials, 29, No. 5, 2364–2373 (2017).E. Zhang, Qing, Alexander B. Brady, Christopher J. Pelliccione, David C. Bock, Andrea M. Bruck, Jing Li, Varun Sarbada, et al., Chem. Materials, 29, No. 5, 2364–2373 (2017).P. Blaha, K. Schwarz, G. K. Madsen, H. Kvasnicka, D. Luitz, J. Wien, An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (2001).P. Blaha, K. Schwarz, G. K. Madsen, H. Kvasnicka, D. Luitz, J. Wien, An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (2001).P. J. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 78, 1396 (1996).P. J. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 78, 1396 (1996).S. Dudarev, G. Botton, S. Savrasov, C. Humphreys, A. Sutton, Phys. Rev. B, 57, 1505 (1998)S. Dudarev, G. Botton, S. Savrasov, C. Humphreys, A. Sutton, Phys. Rev. B, 57, 1505 (1998)A. Zhou, et al., Phys. Rev. B, 70, 235121 (2004).A. Zhou, et al., Phys. Rev. B, 70, 235121 (2004).B. Islam, et al., J. Mater. Chem., 13, 2349–2354 (2003).B. Islam, et al., J. Mater. Chem., 13, 2349–2354 (2003).C. Park, et al., Solid State Ionics, 230, 74–81 (2013).C. Park, et al., Solid State Ionics, 230, 74–81 (2013).C. Ambrosch-Draxl, J. O. Sofo, Comp. Phys. Commun., 175, 1–14 (2006).C. Ambrosch-Draxl, J. O. Sofo, Comp. Phys. Commun., 175, 1–14 (2006).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.