稀土（La/Ce/Pr/Nd）掺杂锐钛矿相TiO2磁性及光催化活性的第一性原理研究?

• 作者: 付斯年 姜宏伟 李聪 王丹 郑友进
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 稀土掺杂锐钛矿TiO2 第一性原理 电子自旋 吸收光谱
• 年，卷（期）: 2016,（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: 037102-1-037102-8
• 页数: 1页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.65.037102

摘要

采用密度泛函理论下的平面波赝势方法，建立了未掺杂锐钛矿TiO2和La/Ce/Pr/Nd单掺杂的锐钛矿TiO2模型。几何优化后，通过计算形成能分析了掺杂结构的稳定性；通过自旋电子态密度的计算分析了各个掺杂模型的磁性状态，并采用比较磁性基态能量的方法对分析结果加以验证；讨论了各稀土元素掺杂对锐钛矿能带结构和吸收光谱的影响。结果表明： La/Pr掺杂的锐钛矿TiO2具有亚铁磁性， Nd掺杂的锐钛矿具有反铁磁性， Ce掺杂锐钛矿为顺磁体； Ce掺杂对锐钛矿能带结构影响较小，吸收光谱红移不明显，而La/Nd掺杂则能有效提升锐钛矿对可见光的吸收系数， Pr掺杂能使锐钛矿TiO2在红外光区出现吸收峰。