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Cu离子注入单晶TiO2微结构及光学性质的模拟研究

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刘欢, 李公平, 许楠楠, 林俏露, 杨磊, 王苍龙. 2016: Cu离子注入单晶TiO2微结构及光学性质的模拟研究, 物理学报, 65(20): 185-193. doi: 10.7498/aps.65.206102
引用本文: 刘欢, 李公平, 许楠楠, 林俏露, 杨磊, 王苍龙. 2016: Cu离子注入单晶TiO2微结构及光学性质的模拟研究, 物理学报, 65(20): 185-193. doi: 10.7498/aps.65.206102
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Liu Huan, Li Gong-Ping, Xu Nan-Nan, Lin Qiao-Lu, Yang Lei, Wang Cang-Long. 2016: A simulation study of structural and optical properties in Cu ions implantation single-crystal rutile, Acta Physica Sinica, 65(20): 185-193. doi: 10.7498/aps.65.206102
Citation: Liu Huan, Li Gong-Ping, Xu Nan-Nan, Lin Qiao-Lu, Yang Lei, Wang Cang-Long. 2016: A simulation study of structural and optical properties in Cu ions implantation single-crystal rutile, Acta Physica Sinica, 65(20): 185-193. doi: 10.7498/aps.65.206102
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Cu离子注入单晶TiO2微结构及光学性质的模拟研究

  • 兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000

  • 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000

A simulation study of structural and optical properties in Cu ions implantation single-crystal rutile

  • 摘要: TiO2是一种新型的第三代半导体材料,具有重要的应用价值.Cu离子掺杂单晶金红石TiO2,可以改善TiO2对光谱的响应范围,提高转化效率.本文利用第一性原理分别研究了Cu离子填隙、Cu替代Ti、氧空位、钛空位以及含有复合缺陷时金红石TiO2结构及其相应光学性质的变化.结果表明,金红石的价带顶主要由O 2p轨道贡献,导带底主要由Ti 3d轨道贡献;掺杂Cu离子后会在能隙中产生两条新的杂质能级;Ti空位使得晶体费米能量降低,在价带顶产生新能级;O空位使得费米能量升高,在导带底产生新能级,表现出n型半导体性质.通过对含有复合缺陷的晶体电子结构的分析,得到同时含有O空位和Cu填隙时对晶体在可见光范围的吸收影响最大.
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出版历程
  • 刊出日期:  2016-10-30

Cu离子注入单晶TiO2微结构及光学性质的模拟研究

  • 兰州大学核科学与技术学院,兰州,730000
  • 中国科学院近代物理研究所,兰州,730000

摘要: TiO2是一种新型的第三代半导体材料,具有重要的应用价值.Cu离子掺杂单晶金红石TiO2,可以改善TiO2对光谱的响应范围,提高转化效率.本文利用第一性原理分别研究了Cu离子填隙、Cu替代Ti、氧空位、钛空位以及含有复合缺陷时金红石TiO2结构及其相应光学性质的变化.结果表明,金红石的价带顶主要由O 2p轨道贡献,导带底主要由Ti 3d轨道贡献;掺杂Cu离子后会在能隙中产生两条新的杂质能级;Ti空位使得晶体费米能量降低,在价带顶产生新能级;O空位使得费米能量升高,在导带底产生新能级,表现出n型半导体性质.通过对含有复合缺陷的晶体电子结构的分析,得到同时含有O空位和Cu填隙时对晶体在可见光范围的吸收影响最大.

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