五氧化二钽

五氧化二钽 (Ta₂O₅) 是一种用途广泛的宽带隙半导体材料。由于具有很高的介电常数，它是替代二氧化硅 (SiO₂) 作为新一代电子器件的氧化物绝缘层的备选材料之一。它具有很高的光折射率，因此作为涂层材料被应用在常见的光学器件 (如相机镜头) 以及一些超高精度的测量仪器上，例如著名的激光干涉引力波天文台 (LIGO)。在LIGO的两个互相垂直的激光干涉长臂之中，反射镜面的材料主要是由相互叠加的SiO₂和Ta₂O₅薄膜层构成。此外，Ta₂O₅还可以作为抗腐蚀的保护膜，以及电催化和光催化材料。

　　半个多世纪前，人们在实验上已经发现，在大约1320°C的时候，Ta₂O₅会发生结构相变，从低温相 (L-Ta₂O₅) 转化为高温相 (H-Ta₂O₅)。从那以后，尽管有大量的研究工作投入到Ta₂O₅的低温相和高温相的研究之中，其晶格结构仍然存在着争议和不确定性。由于高品质的Ta₂O₅单晶材料生长的困难，由X射线衍射 (XRD) 提供的原子尺度的结构信息非常有限。事实上，人们发现，实验上获得的Ta₂O₅的晶格结构非常依赖于生长环境 (温度、压力等) 以及合成方法。以低温相为例，人们已经发现/报道了一系列Ta₂O₅的晶体相和结构模型: 如L_SR, L_GMR, β_AL, β_R, λ, δ, B, Z等。先前的性原理计算表明，这些已知的结构相当中，B-Ta₂O₅在能量上最稳定，λ次之，第三稳定是L_SR相。