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过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究

乐伶聪 马新国 唐豪 王扬 李翔 江建军

过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究

乐伶聪, 马新国, 唐豪, 王扬, 李翔, 江建军
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-04-29
  • 修回日期:  2009-06-24
  • 刊出日期:  2010-02-15

过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究

  • 1. 华中科技大学电子科学与技术系,武汉 430074
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:50371029)和国家大学生创新性实验计划(批准号:0109185010)资助的课题.

摘要: 采用平面波超软赝势方法计算了过渡金属(TM)(Fe,Co或者Ru)掺杂钛酸纳米管的电子结构及光学性质.对TM取代钛酸纳米管层间间隙位H+的几何结构进行优化,发现掺杂对几何结构的影响较大,其中Co或者Ru掺杂的形成能均较低.此外,掺杂的TM与周围的O原子成键,有形成固熔体的趋势.掺杂后的能带结构分析表明: Fe,Co或者Ru掺杂导致钛酸纳米管禁带宽度减小并且于禁带中引入了新的能级,这主要归因于b1g(dx2-y2)及a1g(dz2)态的出现; 部分杂质能级处于半填充状态,成为空穴的俘获中心,减少电子和空穴的复合; 掺杂后,价带顶向低能方向移动,使价带中形成的空穴氧化性更强.最后,掺杂的钛酸盐纳米管的吸收光谱显示, Ru掺杂的钛酸纳米管导致其在可见光范围内有更强的吸收.

English Abstract

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