锰氮共掺锐钛矿型二氧化钛的电子性质和光学性质研究

摘要：

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3.2 eV减小到2.83 eV;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2.1 eV(对应波长为590 nm)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.

关键词：材料、第一性原理、密度泛函理论、Mn-N共掺杂、光学性质

所属期刊栏目：50

分类号：O482;O614(固体物理学)

资助基金：国家自然科学基金61274128,61106129资助课题

在线出版日期：2013-07-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：111-118