共掺杂金红石TiO2的电子结构和红外光谱研究

• 作者: 何开华 刘卫平 吴秀玲 孟大维 樊孝玉 章正杰 郑建平 黄利武
• 来源期刊: 物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 金红石相TiO2 孔道中心 电子结构 第一性原理
• 年，卷（期）: 2011,（3）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:电子结构、电学、磁学和光学性质
• 页码范围: 701-707
• 分类号: O481
• 语种: 中文

摘要

本文对大别山双河、碧溪岭地区硬玉石英岩中的金红石进行了Fourier变换红外光谱(FTIR)分析,结果显示所有金红石颗粒分别在3280 cm-1和3295 cm-1出现强的吸收峰.基于前人提出H在金红石结构中以孔道中心(CC)和八面体共边(BOE)方式存在的两种模型,本文采用第一性原理计算方法研究了掺杂(Al,H)和(Fe,H)时金红石相TiO2的晶体结构和电子结构.根据O-H键的振动频率和O-H…O键中O-O之间距离的经验关系,结合FTIR和计算结果发现修正后的孔道模型(MCC)较为合理.电子结构的计算表明:金红石相TiO2中掺杂(Fe,H)后,Fe的t2g能级和O的2p电子态发生重叠,eg能级参与到导带底部的组成,禁带变窄,从而导致吸收光谱红移.