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锐钛矿相和金红石相TiO2:Nb的光电性能研究

章瑞铄 刘涌 滕繁 宋晨路 韩高荣

锐钛矿相和金红石相TiO2:Nb的光电性能研究

章瑞铄, 刘涌, 滕繁, 宋晨路, 韩高荣
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了锐钛矿相和金红石相TiO2:Nb的晶体结构、电子结构和光学性质. 结果表明, 在相等的摩尔掺杂浓度下(6.25%), 锐钛矿相TiO2:Nb的导带底电子有效质量小于金红石相TiO2:Nb, 且前者室温载流子浓度是后者的两倍左右, 即具有更大的施主杂质电离率, 从而解释了锐钛矿相TiO2:Nb比金红石相TiO2:Nb具有更优异电学性能的实验现象. 光学计算也表明锐钛矿相在可见光区有更大的透过率, 从而在理论上解释了锐钛矿相TiO2:Nb比金红石相TiO2:Nb更适于做透明导电材料的原因. 计算结果与实验数据能较好符合.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 51002135, 51172200)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-11-25
  • 修回日期:  2011-04-11
  • 刊出日期:  2012-01-05

锐钛矿相和金红石相TiO2:Nb的光电性能研究

  • 1. 硅材料国家重点实验室, 浙江大学材料科学与工程学系, 杭州 310027
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 51002135, 51172200)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了锐钛矿相和金红石相TiO2:Nb的晶体结构、电子结构和光学性质. 结果表明, 在相等的摩尔掺杂浓度下(6.25%), 锐钛矿相TiO2:Nb的导带底电子有效质量小于金红石相TiO2:Nb, 且前者室温载流子浓度是后者的两倍左右, 即具有更大的施主杂质电离率, 从而解释了锐钛矿相TiO2:Nb比金红石相TiO2:Nb具有更优异电学性能的实验现象. 光学计算也表明锐钛矿相在可见光区有更大的透过率, 从而在理论上解释了锐钛矿相TiO2:Nb比金红石相TiO2:Nb更适于做透明导电材料的原因. 计算结果与实验数据能较好符合.

English Abstract

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