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Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究

管东波 毛健

Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究

管东波, 毛健
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  • 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能. 计算出的能带结构显示Ti8O15相比锐钛型TiO2禁带宽度大幅度降低. 态密度分析表明, 其原因在于Ti8O15的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p, 3d轨道相对于TiO2的相应轨道向左产生了偏移, 同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d, 3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级. 态密度分析结果还显示, 相对于TiO2, Ti8O15 Fermi能级附近电子格局发生了如下变化: O原子的2p轨道电子贡献减少, Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大. 光吸收计算图谱表明, TiO2仅在紫外光区有较高的光吸收能力, 而Ti8O15由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区, 从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力, 计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致.
    [1]

    Marezio M, Dernier P D 1971 Solids State Chem. 3 430

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    Wang Y, Qin Y, Li G C, Cui Z L, Zhang Z K 2005 Cryst. Growth 282 402

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    Chen G, Bare S, Mallouk T 2002 Electrochem. Soc. 49 A1092

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    Ioroi T, Senoh H, Yamazaki S, Siroma Z, Fujiwara N, Yasuda K 2008 J. Electrochem. Soc. 4 B321

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    Liborio L, Harrison N 2008 Phys. Rev. B: Condens. Matter 77 104104

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    Segal M D, Lindan P J D, Probert M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys.: Condens. Matter 14 2127

    [20]

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出版历程
  • 收稿日期:  2011-07-11
  • 修回日期:  2011-08-23
  • 刊出日期:  2012-01-05

Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究

  • 1. 四川大学材料科学与工程学院, 成都 610064

摘要: 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能. 计算出的能带结构显示Ti8O15相比锐钛型TiO2禁带宽度大幅度降低. 态密度分析表明, 其原因在于Ti8O15的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p, 3d轨道相对于TiO2的相应轨道向左产生了偏移, 同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d, 3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级. 态密度分析结果还显示, 相对于TiO2, Ti8O15 Fermi能级附近电子格局发生了如下变化: O原子的2p轨道电子贡献减少, Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大. 光吸收计算图谱表明, TiO2仅在紫外光区有较高的光吸收能力, 而Ti8O15由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区, 从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力, 计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致.

English Abstract

参考文献 (21)

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