氧化鎢晶體結(jié)構(gòu)

氧化鎢有多種晶型結(jié)構(gòu)，與材料制備、處理環(huán)境密切相關(guān)，物理性質(zhì)也非常復(fù)雜，嚴(yán)格滿足化學(xué)計(jì)量比而且不合任何雜質(zhì)的為三氧化鎢，分子式為WO3，是無(wú)色透明的絕緣體，室溫下禁帶寬度為2.9ev。更多的時(shí)候氧化鎢為偏離了定必定律的氧化鎢WO3陶瓷，這是一種n型半導(dǎo)體，其非化學(xué)計(jì)量比得結(jié)構(gòu)可以通過(guò)化學(xué)分析、XRD衍射分析等技術(shù)手段進(jìn)行確認(rèn)。鎢的氧化物會(huì)隨著氧含量的減少顏色加深，有從亮黃色到墨藍(lán)色的變化。

氧化鎢晶體結(jié)構(gòu)式類(lèi)似于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的八面體結(jié)構(gòu)，如圖所示。在晶格示意圖中，氧原子位于八面體的幾何中心，這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于交換氧原子和鎢氣平面位置互換，也就是讓氧原子沿著主晶格方向平移得到的結(jié)果。氧化鎢的這種結(jié)構(gòu)也類(lèi)似于ReO3結(jié)構(gòu)，但是因?yàn)榇嬖赪O6八面體的傾斜和八面體中心原子的錯(cuò)位的兩種形變，實(shí)際的八面體結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性并不理想。氧化鎢從零度到熔點(diǎn)溫度1700K，一共有五種晶型的變化：?jiǎn)涡毕?三斜相-單斜相-正交相-四角相。 
 
同多數(shù)金屬氧化物材料一樣，氧化鎢結(jié)構(gòu)會(huì)有某些缺陷，其中之一為晶格氧原子空位缺陷，相當(dāng)于正常結(jié)構(gòu)中氧原子脫離原位后的情況，氧原子的缺失會(huì)在晶向上產(chǎn)生結(jié)晶切面變面，并得到非化學(xué)計(jì)量比得WO3的鎢氧化合物族。氧空位產(chǎn)生能在陽(yáng)離子附近帶來(lái)電子密度的升高，使得氧化物導(dǎo)帶邊緣的下方有類(lèi)似于主能級(jí)的形成。

作為潛在的優(yōu)秀氣敏材料，氧化鎢表面特性尤其重要。實(shí)際上氧化鎢表面由于晶向裂縫的存在而使鎢原子呈現(xiàn)出兩個(gè)價(jià)態(tài)的情況，一部分與末端的氧原子相連接維持+6價(jià)，而本身的一個(gè)電子給了最近的另一個(gè)鎢原子使其變?yōu)?5價(jià)。這種情況通常發(fā)生在氧化鎢單晶的自由表面。