锐钛矿相和金红石相Nb：TiO2电学性质的GGA（+U）法研究*

• 作者: 刘涌 宋晨路 杨振辉 王慷慨 王菊 苏婷 郭春林 韩高荣
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 第一性原理研究 电子结构 稳定性 Nb:TiO2
• 年，卷（期）: 2014,（15）
• 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: 157101-1-157101-10
• 页数: 1页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.63.157101

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。