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TiO2纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究

谢知 程文旦

TiO2纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究

谢知, 程文旦
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  • 运用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型TiO2纳米管(D2分子的形成能降低, 体系趋于稳定; 在管径14 Å左右, (n,0)型TiO2纳米管会发生一次构型的转变. 能带分析显示, TiO2纳米管的电子态比较局域化, 小管径下(D2纳米管由直接带隙转变为间接带隙, 并且带隙值随着管径的增大而增大, 这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果. 两种效应的竞争, 使得TiO2纳米管的介电函数虚部ε2 (ω)谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移, 管径大于9 Å (即(8, 0)管)之后, TiO2纳米管的光吸收会出现明显的增强.
    • 基金项目: 福建省自然科学基金(批准号: 2011J05121)和福建农林大学校青年教师基金(批准号: 2010025) 资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-20
  • 修回日期:  2014-08-19
  • 刊出日期:  2014-12-05

TiO2纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究

  • 1. 福建农林大学机电工程学院, 福州 350002;
  • 2. 中国科学院福建物质结构研究所, 福州 350002
    基金项目: 

    福建省自然科学基金(批准号: 2011J05121)和福建农林大学校青年教师基金(批准号: 2010025) 资助的课题.

摘要: 运用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 系统研究了小尺寸锐钛矿相(n,0)型TiO2纳米管(D2分子的形成能降低, 体系趋于稳定; 在管径14 Å左右, (n,0)型TiO2纳米管会发生一次构型的转变. 能带分析显示, TiO2纳米管的电子态比较局域化, 小管径下(D2纳米管由直接带隙转变为间接带隙, 并且带隙值随着管径的增大而增大, 这是由于π轨道重叠效应的影响大于量子限域效应所导致的结果. 两种效应的竞争, 使得TiO2纳米管的介电函数虚部ε2 (ω)谱的峰值位置随管径增大既可能红移也可能蓝移, 管径大于9 Å (即(8, 0)管)之后, TiO2纳米管的光吸收会出现明显的增强.

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参考文献 (43)

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