金红石TiO2本征缺陷磁性的第一性原理计算

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林俏露, 李公平, 许楠楠, 刘欢, 王苍龙. 2017: 金红石TiO2本征缺陷磁性的第一性原理计算, 物理学报, 66(3): 254-268. doi: 10.7498/aps.66.037101
引用本文: 林俏露, 李公平, 许楠楠, 刘欢, 王苍龙. 2017: 金红石TiO2本征缺陷磁性的第一性原理计算, 物理学报, 66(3): 254-268. doi: 10.7498/aps.66.037101
Lin Qiao-Lu, Li Gong-Ping, Xu Nan-Nan, Liu Huan, Wang Cang-Long. 2017: A first-principles study on magnetic properties of the intrinsic defects in rutile TiO2, Acta Physica Sinica, 66(3): 254-268. doi: 10.7498/aps.66.037101
Citation: Lin Qiao-Lu, Li Gong-Ping, Xu Nan-Nan, Liu Huan, Wang Cang-Long. 2017: A first-principles study on magnetic properties of the intrinsic defects in rutile TiO2, Acta Physica Sinica, 66(3): 254-268. doi: 10.7498/aps.66.037101

金红石TiO2本征缺陷磁性的第一性原理计算

A first-principles study on magnetic properties of the intrinsic defects in rutile TiO2

  • 摘要: 基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法模拟计算了金红石相TiO2的四种本征缺陷(氧空位、钛空位、钛间隙缺陷、氧间隙缺陷)和两种复合缺陷(氧空位与氧间隙复合缺陷、钛空位与钛间隙复合缺陷)的铁磁特性.结合态密度、电子分布及晶体结构变化分析可知,四种本征缺陷均会在系统内引入缺陷态.氧空位、钛间隙缺陷使费米面升高,引起自旋极化,引入磁矩分别为1.62μB与3.91μB;钛空位的缺陷态处于价带顶,使费米面进入价带,表现出明显的p型半导体特性,引入磁矩约为2.47μB;氧间隙缺陷引入缺陷态但仍然处于自旋对称状态,费米面略微下降;氧空位与氧间隙复合缺陷使费米面上升的程度比单个氧空位时大,模拟的超晶胞保持了氧空位的铁磁特性,大小为1.63μB;钛空位与钛间隙复合缺陷以反铁磁方式耦合,但超晶胞仍具有а定的铁磁特性.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-02-15

金红石TiO2本征缺陷磁性的第一性原理计算

  • 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: 基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法模拟计算了金红石相TiO2的四种本征缺陷(氧空位、钛空位、钛间隙缺陷、氧间隙缺陷)和两种复合缺陷(氧空位与氧间隙复合缺陷、钛空位与钛间隙复合缺陷)的铁磁特性.结合态密度、电子分布及晶体结构变化分析可知,四种本征缺陷均会在系统内引入缺陷态.氧空位、钛间隙缺陷使费米面升高,引起自旋极化,引入磁矩分别为1.62μB与3.91μB;钛空位的缺陷态处于价带顶,使费米面进入价带,表现出明显的p型半导体特性,引入磁矩约为2.47μB;氧间隙缺陷引入缺陷态但仍然处于自旋对称状态,费米面略微下降;氧空位与氧间隙复合缺陷使费米面上升的程度比单个氧空位时大,模拟的超晶胞保持了氧空位的铁磁特性,大小为1.63μB;钛空位与钛间隙复合缺陷以反铁磁方式耦合,但超晶胞仍具有а定的铁磁特性.

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