Cu离子注入单晶TiO2微结构及光学性质的模拟研究

摘要：

TiO2是一种新型的第三代半导体材料,具有重要的应用价值.Cu离子掺杂单晶金红石TiO2,可以改善TiO2对光谱的响应范围,提高转化效率.本文利用第一性原理分别研究了Cu离子填隙、Cu替代Ti、氧空位、钛空位以及含有复合缺陷时金红石TiO2结构及其相应光学性质的变化.结果表明,金红石的价带顶主要由O 2p轨道贡献,导带底主要由Ti 3d轨道贡献;掺杂Cu离子后会在能隙中产生两条新的杂质能级;Ti空位使得晶体费米能量降低,在价带顶产生新能级;O空位使得费米能量升高,在导带底产生新能级,表现出n型半导体性质.通过对含有复合缺陷的晶体电子结构的分析,得到同时含有O空位和Cu填隙时对晶体在可见光范围的吸收影响最大.

关键词：金红石、能带结构、光学性质、铜

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资助基金：国家自然科学基金批准号:11575074和中央高校基本科研业务费批准号:lzujbky-2015-240资助的课题.Project supported by the National Natural Science Foundation of China Grant No.11575074 and the Fundamental Research Fund for the Central Universities,China Grant No.lzujbky-2015-240.

在线出版日期：2016-12-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：185-193