Рентгеновские фотоэлектронные спектры и особенности электронно-энергетической структуры кислородстабилизированных фаз Zr₄Fe₂O и Zr₄Ni₂O

Abstract

Получены рентгеновские фотоэлектронные (РФ) спектры, а также рассчитана “из первых принципов” электронная структура оксидов Zr₄Fe₂O и Zr₄Ni₂O — перспективных аккумуляторов водорода. С помощью метода присоединенных плоских волн получены кривые плотностей электронных состояний указанных оксидов. Для оксида Zr₄Fe₂O выполнено сопоставление в единой энергетической шкале РФ-спектра валентных электронов с данными теоретического зонного расчета кривой полной плотности электронных состояний и получено хорошее соответствие теоретических и экспериментальных результатов для электронной структуры исследуемого соединения. Результаты теоретических расчетов свидетельствуют о сходстве электронной структуры оксидов Zr₄Fe₂O и Zr₄Ni₂O и указывают на то, что наиболее существенный вклад в валентную зону этих соединений осуществляют Fe(Ni)3d-состояния, причем их вклад наибольший у потолка валентной зоны.

Отримано рентгенiвськi фотоелектроннi (РФ) спектри, а також розраховано “iз перших принципiв” електронну структуру оксидiв Zr₄Fe₂O i Zr₄Ni₂O — перспективних акумуляторiв водню. За допомогою методу приєднаних плоских хвиль одержано кривi щiльностi електронних станiв вказаних оксидiв. Для оксиду Zr₄Fe₂O виконано сумiщення в єдинiй енергетичнiй шкалi РФ-спектра валентних електронiв з результатом теоретичного зонного розрахунку кривої повної щiльностi електронних станiв i отримано добре узгодження теоретичних i експериментальних результатiв для електронної структури дослiджуваної сполуки. Результати теоретичних розрахункiв свiдчать про схожiсть електронної структури оксидiв Zr₄Fe₂O i Zr₄Ni₂O та вказують на те, що найбiльш iстотний внесок у валентну зону цих сполук здiйснюють Fe(Ni)3d-стани, причому їх внесок найбiльший у верхнiй частинi валентної зони.

X-ray photoelectron (XP) spectra have been derived, and the ab initio calculations of the electronic structure have been made for Zr₄Fe₂O and Zr₄Ni₂O oxides, prospective hydrogen absorbing materials. The XP valence-band spectrum of Zr₄Fe₂Ox has been compared on a single energy scale with the curve of the total density of states of the oxide. A good agreement of the theoretical and experimental results regarding the electronic structure of Zr₄Fe₂O has been achieved. The theoretical data reveal the similarity of the electronic structure of Zr₄Fe₂O and Zr₄Ni₂O oxides and indicate that their valence bands are dominated by contributions of Fe(Ni)3d states. These states contribute predominantly in the upper part of the valence band.