锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2电学性质的GGA(+U)法研究*

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杨振辉, 王菊, 刘涌, 王慷慨, 苏婷, 郭春林, 宋晨路, 韩高荣. 2014: 锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2电学性质的GGA(+U)法研究*, 物理学报, null(15): 157101. doi: 10.7498/aps.63.157101
引用本文: 杨振辉, 王菊, 刘涌, 王慷慨, 苏婷, 郭春林, 宋晨路, 韩高荣. 2014: 锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2电学性质的GGA(+U)法研究*, 物理学报, null(15): 157101. doi: 10.7498/aps.63.157101
Yang Zhen-Hui, Wang Ju, Liu Yong, Wang Kang-Kai, Su Ting, Guo Chun-Lin, Song Chen-Lu, Han Gao-Rong. 2014: Investigation on the electrical prop erties of anatase and rutile Nb-dop ed TiO2 by GGA(+U), Acta Physica Sinica, null(15): 157101. doi: 10.7498/aps.63.157101
Citation: Yang Zhen-Hui, Wang Ju, Liu Yong, Wang Kang-Kai, Su Ting, Guo Chun-Lin, Song Chen-Lu, Han Gao-Rong. 2014: Investigation on the electrical prop erties of anatase and rutile Nb-dop ed TiO2 by GGA(+U), Acta Physica Sinica, null(15): 157101. doi: 10.7498/aps.63.157101

锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2电学性质的GGA(+U)法研究*

Investigation on the electrical prop erties of anatase and rutile Nb-dop ed TiO2 by GGA(+U)

  • 摘要: 采用基于密度泛函理论第一性原理GGA和GGA+U相结合的方法研究了不同掺杂浓度下锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2的晶体结构、电子结构以及稳定性。结果表明:锐钛矿相Nb:TiO2能带结构与简并半导体类似,呈类金属导电机理。金红石相Nb:TiO2呈半导体导电机理。 Nb原子比Ti原子电离产生出更多的电子。锐钛矿相Nb:TiO2中Nb原子的电离率比金红石相Nb:TiO2的大。以上结果说明锐钛矿相Nb:TiO2比金红石相Nb:TiO2更适宜用作TCO材料;掺杂浓度对其杂质能级,费米能级和有效质量都有影响。 Nb原子掺杂浓度越高,材料电离率呈降低趋势;形成能计算结果显示:在富钛条件下不利于Nb原子的掺杂,而在富氧条件下有利于Nb原子的掺杂。对于金红石相和锐钛矿相Nb:TiO2,不论是在贫氧或富氧条件下,随着Nb原子掺杂浓度的提高,形成能均增大。
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-08-15

锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2电学性质的GGA(+U)法研究*

  • 硅材料国家重点实验室和浙江大学材料科学与工程学系,杭州,310027

摘要: 采用基于密度泛函理论第一性原理GGA和GGA+U相结合的方法研究了不同掺杂浓度下锐钛矿相和金红石相Nb:TiO2的晶体结构、电子结构以及稳定性。结果表明:锐钛矿相Nb:TiO2能带结构与简并半导体类似,呈类金属导电机理。金红石相Nb:TiO2呈半导体导电机理。 Nb原子比Ti原子电离产生出更多的电子。锐钛矿相Nb:TiO2中Nb原子的电离率比金红石相Nb:TiO2的大。以上结果说明锐钛矿相Nb:TiO2比金红石相Nb:TiO2更适宜用作TCO材料;掺杂浓度对其杂质能级,费米能级和有效质量都有影响。 Nb原子掺杂浓度越高,材料电离率呈降低趋势;形成能计算结果显示:在富钛条件下不利于Nb原子的掺杂,而在富氧条件下有利于Nb原子的掺杂。对于金红石相和锐钛矿相Nb:TiO2,不论是在贫氧或富氧条件下,随着Nb原子掺杂浓度的提高,形成能均增大。

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