Gd-N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构及光学性质研究

• 作者: 曾凡菊 谭永前
• 来源期刊: 激光杂志
• 学科: 物理学
• 关键词: Gd掺杂TiO2 Gd-N共掺杂TiO2 差分电荷密度 能带结构 态密度 光学性质
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 所属期刊栏目: 物理光学
• 页码范围: 25-29
• 页数: 5页
• 分类号: O472
• 语种: 中文
• DOI: 10.14016/j.cnki.jgzz.2018.07.025

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Gd与N单掺杂及Gd与N共掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构、差分电荷密度、能带结构、态密度及光学性质.结果显示:Gd与N共掺杂TiO2的Gd—N键键长比Gd单掺杂TiO2的Gd—O键键长短,共价性更强,因此,Gd与N共掺杂TiO2比Gd单掺杂TiO2时结构更稳定;Gd单掺杂TiO2时,Gd 4f电子态贡献了有利于电子分步跃迁的杂质能级,吸收光谱发生红移,N单掺杂TiO2时,N2p电子态与Ti 3d电子态的强相互作用,使得带隙减小,吸收光谱发生红移,Gd-N共掺杂TiO2时,由于Gd 4f电子态与N 2p电子态的协同作用,在TiO2能带中产生了有利于电子跃迁的杂质能级且禁带宽度最小,吸收光谱红移最明显.证明,Gd-N共掺杂TiO2比Gd、N单掺杂TiO2时光谱响应范围更宽,光催化性能最优异.