非金属元素掺杂锐钛矿TiO2(101)表面对提升NH3光学气敏传感特性的影响

• 作者: 冯庆 刘鹏 周康 周清斌 田芸
• 来源期刊: 原子与分子物理学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 光学性质 第一性原理 锐钛矿TiO2 (101) NH3分子 表面掺杂
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 原子分子物理交叉学科
• 页码范围: 142-150
• 页数: 9页
• 分类号: O472
• 字数: 4756字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-0364.2019.01.024

摘要

本文采用第一性原理平面波超软赝势的方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO2(101)表面单掺杂非金属C元素、N元素、F元素以及双掺杂C-N元素、C-F元素、N-F元素后表面的氧化还原能力,分析对NH3分子吸附的微观机理,研究杂质掺入对光学传感特性的影响.结果表明:非金属元素是比较容易掺入到锐钛矿TiO2(101)表面,掺杂表面对NH3分子吸附较未掺杂的表面要好,表面吸附NH3分子后,吸附距离都出现缩短,C-N元素掺杂后吸附距离最小且吸附能最大;通过Mulliken电荷布居分布分析,C掺杂提升了表面的氧化性,N元素对表面的氧化性提升不明显,而F掺杂降低了表面的氧化性;通过态密度分析可知,C掺杂在禁带中产生了受主能级,而N掺杂提高了价带顶的电子态密度,F掺杂在导带底产生了施主能级;通过光学性质的分析可知:C掺杂提升了材料对低能可见光的响应,使材料对570 nm～760 nm范围内的可见光吸收提高了大约3.5倍;而C-N双掺杂体系,使材料对400 nm～570 nm范围内的可见光吸收提高了大约3倍.总的来说,单掺杂C元素以及双掺杂C-N元素都能明显的提高材料的光学气敏传感特性.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周康		3	5	2.0	2.0
2	冯庆		47	245	11.0	13.0
6	周清斌		3	5	2.0	2.0
10	田芸		1	2	1.0	1.0
11	刘鹏		1	2	1.0	1.0