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W-S共掺杂锐钛矿TiO2 第一性原理研究

吴国浩 郑树凯 刘磊 贾长江

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W-S共掺杂锐钛矿TiO2 第一性原理研究

吴国浩, 郑树凯, 刘磊, 贾长江

First-principles study on W-S co-doped anatase titanium dioxide

Wu Guo-Hao, Zheng Shu-Kai, Liu Lei, Jia Chang-Jiang
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法, 计算了未掺杂, W, S单掺杂及W-S共掺杂TiO2的电子结构和光学性质.结果表明:掺杂后晶格畸变, 晶格常数变大并在TiO2禁带中引入杂质能级.对于S单掺杂TiO2, 禁带宽度减小和杂质能级的引入导致吸收光谱红移, 而对于W单掺杂和W-S共掺杂, 禁带宽度的明显增大致使掺杂后TiO2的吸收光谱蓝移.
    The electronic structures and optical properties of pure anatase TiO2, W doped, S doped and W-S co-doped anatase TiO2 are calculated using the plane-wave ultra-soft pseudo-potential (PWPP) method based on the density functional theory. The results indicate that the lattice is distorted and the lattice constant is enlarged due to doping. The doping also introduces impurity energy levels into the forbidden band. For the S-doped TiO2, its forbidden band width decreases and the introduction of impurity energy levels result in the red shift of the absorption band edge, but for the W-doped and W-S co-doped anatase TiO2, their obviously increased forbidden band gaps result in the blue shifts of the absorption spectra.
    • 基金项目: 河北大学自然科学研究计划基金(批准号:2007-110) 和河北省教育厅科学研究计划项目(批准号: Z2010119)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Scientific Research Foundation of Hebei University (Grant No. 2007-110), and the Scientific Research Foundation of the Education Department of Hebei Province, China (Grant No. Z2010119).
    [1]

    Vayssieres L, Persson C, Guo J H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 183101

    [2]

    Huang J H, Wong M S 2011 Thin Solid Films 520 1379

    [3]

    Peng L P, Xia Z C, Yang C Q 2012Acta Phys. Sin. 61 127104 (in Chinese) [彭丽萍, 夏正才, 杨昌权 2012 物理学报 61 127104]

    [4]

    Farbod M, Khademalrasool M 2011 Powder Technol. 214 344

    [5]

    Wu D, Long M 2011 Surf. Coat. Technol. 206 1175

    [6]

    Zhang Z Z, Hou Q Y, Li C 2012 Acta Phys. Sin. 61 117102 (in Chinese) [张振铎, 侯清玉, 李聪 2012 物理学报 61 117102]

    [7]

    Cheng X, Yu X, Xing Z, Wan J 2012 Energy Procedia 16 598

    [8]

    Xin Y J, Liu H L, Han L 2011 J. Mater. Sci. 46 7822

    [9]

    Umebayashi T, Tamaki T, Ttoh H 2002 Appl. Phys. Lett. 81 454

    [10]

    Qin B H 2005 J. Yunnan University (Nat. and Sci.) 21 958 (in Chinese) [秦邦宏 2005 云南大学学报 (自然科学版) 21 958

    [11]

    Xu L 2010 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) p66 (in Chinese) [徐凌 2010 博士学位论文 (武汉: 华中科技大学) 第66页]

    [12]

    Yamamoto T, Yoshida H K 1999 Jpn. J. Appl. Phys. Part2 38 166

    [13]

    Yamamoto T, Katayama Y H 2001 Physics B 302 155

    [14]

    Hu Z G, Duan M Y, Xu M, Zhou X, Chen Q Y, Dong C J, Linghu R F 2009 Acta Phys. Sin. 58 1166(in Chinese) [胡志刚, 段满益, 徐明, 周勋, 陈青云, 董成军, 令狐荣锋 2009 物理学报 58 11166]

    [15]

    Wu K P, Gu S L, Zhu S M 2008 Semicond. Technol. 33 347 (in Chinese) [吴孔平, 顾书林, 朱顺明 2008 半导体技术 33 347]

    [16]

    Chen D M, Xu G, Miao L 2010 J. Appl. Phys. 107 063707

    [17]

    Liu Y, Wang S, Wang T, Xu Z L, Chen W X, Jiang J, Wei J H 2010Chinese Journal of Catalysis 31 485 (in Chinese) [刘阳, 王晟, 王騊, 许章炼, 陈文兴, 蒋 杰, 韦坚红 2010 催化学报 31 485]

    [18]

    Sheng X C 2002 The spectrum and optical property of semiconductor (2nd Ed.) (Beijing: Science Press) p7 (in Chinese) [沈学础 2002 半导体光谱和光学性质(第2版) (北京: 科学出版社) 第7页]

    [19]

    Zhao Z Y, Liu Q J, Zhu Z Q, Zhang J 2008 Acta Phys.Sin. 57 3760 (in Chinese) [赵宗彦, 柳清菊, 朱忠其, 张瑾 2008 物理学报 57 3760]

    [20]

    Umebayashi T, Yamaki T, Tanaka S 2003 Chem. Lett. 32 330

  • [1]

    Vayssieres L, Persson C, Guo J H 2011 Appl. Phys. Lett. 99 183101

    [2]

    Huang J H, Wong M S 2011 Thin Solid Films 520 1379

    [3]

    Peng L P, Xia Z C, Yang C Q 2012Acta Phys. Sin. 61 127104 (in Chinese) [彭丽萍, 夏正才, 杨昌权 2012 物理学报 61 127104]

    [4]

    Farbod M, Khademalrasool M 2011 Powder Technol. 214 344

    [5]

    Wu D, Long M 2011 Surf. Coat. Technol. 206 1175

    [6]

    Zhang Z Z, Hou Q Y, Li C 2012 Acta Phys. Sin. 61 117102 (in Chinese) [张振铎, 侯清玉, 李聪 2012 物理学报 61 117102]

    [7]

    Cheng X, Yu X, Xing Z, Wan J 2012 Energy Procedia 16 598

    [8]

    Xin Y J, Liu H L, Han L 2011 J. Mater. Sci. 46 7822

    [9]

    Umebayashi T, Tamaki T, Ttoh H 2002 Appl. Phys. Lett. 81 454

    [10]

    Qin B H 2005 J. Yunnan University (Nat. and Sci.) 21 958 (in Chinese) [秦邦宏 2005 云南大学学报 (自然科学版) 21 958

    [11]

    Xu L 2010 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) p66 (in Chinese) [徐凌 2010 博士学位论文 (武汉: 华中科技大学) 第66页]

    [12]

    Yamamoto T, Yoshida H K 1999 Jpn. J. Appl. Phys. Part2 38 166

    [13]

    Yamamoto T, Katayama Y H 2001 Physics B 302 155

    [14]

    Hu Z G, Duan M Y, Xu M, Zhou X, Chen Q Y, Dong C J, Linghu R F 2009 Acta Phys. Sin. 58 1166(in Chinese) [胡志刚, 段满益, 徐明, 周勋, 陈青云, 董成军, 令狐荣锋 2009 物理学报 58 11166]

    [15]

    Wu K P, Gu S L, Zhu S M 2008 Semicond. Technol. 33 347 (in Chinese) [吴孔平, 顾书林, 朱顺明 2008 半导体技术 33 347]

    [16]

    Chen D M, Xu G, Miao L 2010 J. Appl. Phys. 107 063707

    [17]

    Liu Y, Wang S, Wang T, Xu Z L, Chen W X, Jiang J, Wei J H 2010Chinese Journal of Catalysis 31 485 (in Chinese) [刘阳, 王晟, 王騊, 许章炼, 陈文兴, 蒋 杰, 韦坚红 2010 催化学报 31 485]

    [18]

    Sheng X C 2002 The spectrum and optical property of semiconductor (2nd Ed.) (Beijing: Science Press) p7 (in Chinese) [沈学础 2002 半导体光谱和光学性质(第2版) (北京: 科学出版社) 第7页]

    [19]

    Zhao Z Y, Liu Q J, Zhu Z Q, Zhang J 2008 Acta Phys.Sin. 57 3760 (in Chinese) [赵宗彦, 柳清菊, 朱忠其, 张瑾 2008 物理学报 57 3760]

    [20]

    Umebayashi T, Yamaki T, Tanaka S 2003 Chem. Lett. 32 330

  • [1] 宋蕊, 王必利, 冯凯, 姚佳, 李霞. 应力调控对单层TiOCl2电子结构及光学性质的影响. 物理学报, 2022, 71(7): 077101. doi: 10.7498/aps.71.20212023
    [2] 潘凤春, 林雪玲, 曹志杰, 李小伏. Fe, Co, Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质. 物理学报, 2019, 68(18): 184202. doi: 10.7498/aps.68.20190290
    [3] 胡永金, 吴云沛, 刘国营, 罗时军, 何开华. ZnTe结构相变、电子结构和光学性质的研究. 物理学报, 2015, 64(22): 227802. doi: 10.7498/aps.64.227802
    [4] 吴琼, 刘俊, 董前民, 刘阳, 梁培, 舒海波. 硫化锡电子结构和光学性质的量子尺寸效应. 物理学报, 2014, 63(6): 067101. doi: 10.7498/aps.63.067101
    [5] 李建华, 崔元顺, 曾祥华, 陈贵宾. ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究. 物理学报, 2013, 62(7): 077102. doi: 10.7498/aps.62.077102
    [6] 潘磊, 卢铁城, 苏锐, 王跃忠, 齐建起, 付佳, 张燚, 贺端威. -AlON晶体电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2012, 61(2): 027101. doi: 10.7498/aps.61.027101
    [7] 李建华, 曾祥华, 季正华, 胡益培, 陈宝, 范玉佩. ZnS掺Ag与Zn空位缺陷的电子结构和光学性质. 物理学报, 2011, 60(5): 057101. doi: 10.7498/aps.60.057101
    [8] 张宇飞, 郭志友, 曹东兴. ZnO(0001)表面吸附B的电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2011, 60(6): 066802. doi: 10.7498/aps.60.066802
    [9] 焦照勇, 杨继飞, 张现周, 马淑红, 郭永亮. 闪锌矿GaN弹性性质、电子结构和光学性质外压力效应的理论研究. 物理学报, 2011, 60(11): 117103. doi: 10.7498/aps.60.117103
    [10] 李玉琼, 陈建华, 郭进. 天然杂质对黄铁矿的电子结构及催化活性的影响. 物理学报, 2011, 60(9): 097801. doi: 10.7498/aps.60.097801
    [11] 陈秋云, 赖新春, 王小英, 张永彬, 谭世勇. UO2的电子结构及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4945-4949. doi: 10.7498/aps.59.4945
    [12] 崔冬萌, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 李旭珍. Si基外延Ru2Si3电子结构及光学性质研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2027-2032. doi: 10.7498/aps.59.2027
    [13] 梁伟华, 丁学成, 褚立志, 邓泽超, 郭建新, 吴转花, 王英龙. 镍掺杂硅纳米线电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(11): 8071-8077. doi: 10.7498/aps.59.8071
    [14] 李旭珍, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 崔冬萌. OsSi2电子结构和光学性质的研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2016-2021. doi: 10.7498/aps.59.2016
    [15] 郭建云, 郑 广, 何开华, 陈敬中. Al,Mg掺杂GaN电子结构及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(6): 3740-3746. doi: 10.7498/aps.57.3740
    [16] 段满益, 徐 明, 周海平, 陈青云, 胡志刚, 董成军. 碳掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 物理学报, 2008, 57(10): 6520-6525. doi: 10.7498/aps.57.6520
    [17] 邢海英, 范广涵, 赵德刚, 何 苗, 章 勇, 周天明. Mn掺杂GaN电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6513-6519. doi: 10.7498/aps.57.6513
    [18] 丁迎春, 向安平, 徐 明, 祝文军. 掺稀土元素(Y,La)的γ-Si3N4的电子结构和光学性质. 物理学报, 2007, 56(10): 5996-6002. doi: 10.7498/aps.56.5996
    [19] 潘洪哲, 徐 明, 祝文军, 周海平. β-Si3N4电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2006, 55(7): 3585-3589. doi: 10.7498/aps.55.3585
    [20] 沈耀文, 康俊勇. GaN中与C和O有关的杂质能级第一性原理计算. 物理学报, 2002, 51(3): 645-648. doi: 10.7498/aps.51.645
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-04-25
  • 修回日期:  2012-05-29
  • 刊出日期:  2012-11-05

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