过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究

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乐伶聪, 马新国, 唐豪, 王扬, 李翔, 江建军. 2010: 过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究, 物理学报, 59(2): 1314-1320.
引用本文: 乐伶聪, 马新国, 唐豪, 王扬, 李翔, 江建军. 2010: 过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究, 物理学报, 59(2): 1314-1320.
Le Ling-Cong, Ma Xin-Guo, Tang Hao, Wang Yang, Li Xiang, Jiang Jian-Jun. 2010: Electronic structure and optical properties of transition metal doped titanate nanotubes, Acta Physica Sinica, 59(2): 1314-1320.
Citation: Le Ling-Cong, Ma Xin-Guo, Tang Hao, Wang Yang, Li Xiang, Jiang Jian-Jun. 2010: Electronic structure and optical properties of transition metal doped titanate nanotubes, Acta Physica Sinica, 59(2): 1314-1320.

过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究

Electronic structure and optical properties of transition metal doped titanate nanotubes

  • 摘要: 采用平面波超软赝势方法计算了过渡金属(TM)(Fe,Co或者Ru)掺杂钛酸纳米管的电子结构及光学性质.对TM取代钛酸纳米管层间间隙位H~+的几何结构进行优化,发现掺杂对几何结构的影响较大,其中Co或者Ru掺杂的形成能均较低.此外,掺杂的TM与周围的O原子成键,有形成固熔体的趋势.掺杂后的能带结构分析表明:Fe,Co或者Ru掺杂导致钛酸纳米管禁带宽度减小并且于禁带中引入了新的能级,这主要归因于b_(1g)(d_(x~2-y~2))及a_(1g)(d_(x~2))态的出现;部分杂质能级处于半填充状态,成为空穴的俘获中心,减少电子和空穴的复合;掺杂后,价带顶向 低能方向移动,使价带中形成的空穴氧化性更强.最后,掺杂的钛酸盐纳米管的吸收光谱显示,Ru掺杂的钛酸纳米管导致其在可见光范围内有更强的吸收.
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出版历程
  • 刊出日期:  2010-02-28

过渡金属掺杂钛酸纳米管的电子结构和光学性质研究

  • 华中科技大学电子科学与技术系,武汉,430074

摘要: 采用平面波超软赝势方法计算了过渡金属(TM)(Fe,Co或者Ru)掺杂钛酸纳米管的电子结构及光学性质.对TM取代钛酸纳米管层间间隙位H~+的几何结构进行优化,发现掺杂对几何结构的影响较大,其中Co或者Ru掺杂的形成能均较低.此外,掺杂的TM与周围的O原子成键,有形成固熔体的趋势.掺杂后的能带结构分析表明:Fe,Co或者Ru掺杂导致钛酸纳米管禁带宽度减小并且于禁带中引入了新的能级,这主要归因于b_(1g)(d_(x~2-y~2))及a_(1g)(d_(x~2))态的出现;部分杂质能级处于半填充状态,成为空穴的俘获中心,减少电子和空穴的复合;掺杂后,价带顶向 低能方向移动,使价带中形成的空穴氧化性更强.最后,掺杂的钛酸盐纳米管的吸收光谱显示,Ru掺杂的钛酸纳米管导致其在可见光范围内有更强的吸收.

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