锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2电学性质的GGA(+U)法研究*
采用基于密度泛函理论第一性原理GGA和GGA+U相结合的方法研究了不同掺杂浓度下锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2的晶体结构、电子结构以及稳定性。结果表明:锐钛矿相Nb:TiO2能带结构与简并半导体类似,呈类金属导电机理。金红石相Nb:TiO2呈半导体导电机理。 Nb原子比Ti原子电离产生出更多的电子。锐钛矿相Nb:TiO2中Nb原子的电离率比金红石相Nb:TiO2的大。以上结果说明锐钛矿相Nb:TiO2比金红石相Nb:TiO2更适宜用作TCO材料;掺杂浓度对其杂质能级,费米能级和有效质量都有影响。 Nb原子掺杂浓度越高,材料电离率呈降低趋势;形成能计算结果显示:在富钛条件下不利于Nb原子的掺杂,而在富氧条件下有利于Nb原子的掺杂。对于金红石相和锐钛矿相Nb:TiO2,不论是在贫氧或富氧条件下,随着Nb原子掺杂浓度的提高,形成能均增大。
第一性原理研究、电子结构、稳定性、Nb:TiO2
TB3;TF1
国家自然科学基金51002135,51172200;中央高校基础科研基金2013QNA4011资助的课题
2014-08-23(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
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