- N-S共掺杂金红石相TiO_2电子结构与光学性质的第一性原理研究被引量：8
- 2012年
- 采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究N和S单掺杂以及N和S共掺杂金红石相TiO2的能带结构,态密度和光学性质.结果表明:N掺杂导致禁带宽度减小为1.43 eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.32 eV;N和S共掺杂导致能带结构中出现了两条杂质能带,靠近导带的一条杂质能级距离导带底约0.35 eV,靠近价带的一条杂质能级距离价带顶约0.85 eV,杂质能级主要由N原子的2p轨道和S原子的3p轨道组成.N和S掺杂后不但使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,光催化活性增强.
- 冯庆王寅王渭华岳远霞
- 关键词：金红石第一性原理
- 锰氮共掺锐钛矿型二氧化钛的电子性质和光学性质研究被引量：6
- 2013年
- 利用金属与非金属共掺TiO2半导体提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn掺杂、N掺杂、Mn-N共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质。通过对比,发现单一N掺杂使TiO2的禁带宽度从3.2eV减小到2.83eV;单一Mn掺杂在禁带中产生了三条杂质能级,减小了电子从价带往导带跃迁的能量;而Mn-N共掺杂TiO2锐钛矿晶体后,费米能级偏离价带向导带方向移动,既在价带顶部形成杂质能级,又减小了禁带宽度,电子从杂质能级跃迁到导带仅需要2.1eV(对应波长为590nm)的能量,该能量恰好对应吸收谱中的吸收峰,相比单一掺杂,更加有效地利用了可见光。
- 冯庆岳远霞王寅杨英
- 关键词：第一性原理密度泛函理论光学性质
- Mn与非金属元素N,C,S共掺锐钛矿型TiO_2电子性质和光学性质研究被引量：15
- 2013年
- 金属与非金属共掺TiO2半导体以提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点.本文通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质.通过对比Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂,这三种掺杂都在一定程度上改善了锐钛矿型二氧化钛对可见光的利用率,但Mn-C共掺杂相比于另外两种掺杂来说,对可见光的响应效果更好,电子从杂质能级跳跃到导带需要1.94eV能量,该能量恰好对应可见光吸收光谱中的吸收峰.并且Mn-C共掺杂对可见光的的吸收率,反射率都远高于其它两种掺杂体系.
- 岳远霞冯庆王寅
- 关键词：锐钛矿TIO2
- 非金属元素C、N、F掺杂锐钛矿型TiO_2的缺陷形成能和电子性质被引量：10
- 2013年
- 非金属杂质掺杂TiO2半导体改善对可见光区域的光催化性质是近年来的一个研究热点,但相关杂质缺陷的形成能研究却不多。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,研究了非金属元素C、N、F掺杂锐钛矿型TiO2之后的缺陷形成能与电子性质。结果表明,3种元素掺杂进入TiO2后缺陷形成能的大小排序为C>N>F,说明F元素最容易掺杂进入TiO2晶格。但是掺入F元素后对TiO2禁带宽度的改变不大,在提高TiO2对可见光的响应方面F元素的效果不如N、C两种元素。因此,对于掺杂来改善TiO2对可见光的响应方面,N元素比C、F的效果更好。
- 岳远霞冯庆王寅
- 关键词：第一性原理密度泛函理论电子性质
- 碳-锌共掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构与光学性质的第一性原理研究被引量：17
- 2012年
- 近年来的理论和实验研究表明,通过不同离子共掺杂TiO_2是减小其禁带宽度的一种有效方法.本文采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究了C和Zn共掺杂TiO_2的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明C-Zn共掺杂导致导带相对Fermi能级发生了明显的下降,同时在TiO_2的导带下方与价带上方形成了新的杂质能级,使TiO_2的禁带宽度变小,TiO_2的光学吸收带边产生红移.杂质能级可以降低光激发产生的电子-空穴对的复合概率,提高TiO_2的光催化效率.此外,掺杂后TiO_2在可见光区的吸收系数有明显增加,能量损失也明显减小.
- 王寅冯庆王渭华岳远霞
- 关键词：第一性原理电子结构光学性质
