氮与钪、钒、铬共掺杂锐钛矿型TiO2第一性原理的研究

摘要：

运用基于密度泛函理论(density functional theory)简称DFT中的Castep (MS6.0)软件包进行仿真模拟计算,全面系统分析了用氮(N)、以及氮(N)与钪(Sc)、钒(V)、铬(Cr)掺杂锐钛矿相TiO2后的能带结构图、态密度图和光学性质图.分析表明:N单掺、N与Sc、N与V、N与C洪掺杂TiO2的带隙宽度,由于金属和非金属共掺杂后,除了N与V使带隙拓宽,其余N、N与Sc、N与Cr共掺杂都使带隙变窄,吸收光谱发生了不同程度的红移.研究发现Cr的价电子3d54s1显示Cr-4s轨道为1个电子,还可填充1个电子,O-2p电子轨道与Cr-3d的t2g轨道杂化轨道发生了杂化,从而使N与Cr共掺杂后带隙间形成了3条杂质能级,产生的杂质能级在光生电子(e-)和空穴(h+)之间充当屏障,阻止其发生复合,致使载流子的迁移率得到有效提升,计算分析发现N与Cr共掺杂TiO2的光催化活性较其它四类掺杂有明显提高,这为今后的相关实验研究提供参考和理论依据.

关键词：材料;第一性原理;掺杂TiO2;态密度;光学性质

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分类号：TN304;O64;O482(半导体技术)

资助基金：重庆市教委科技项目;重庆市高等教育教学改革研究项目;重庆师范大学基金项目;重庆大学基金项目

在线出版日期：2021-12-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：211-214,217