Ce掺杂与O空位对锐钛矿相TiO2磁学和光学性能影响的第一性原理研究

• 作者: 付斯年 吴春雷 李聪 郑友进
• 来源期刊: 人工晶体学报
• 学科: 物理学
• 关键词: Ce掺杂TiO2 第一性原理 O空位 电子结构
• 年，卷（期）: 2019,（8）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1451-1456
• 页数: 6页
• 分类号: O481.1
• 字数: 4103字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-985X.2019.08.012

摘要

基于第一性原理计算,建立了含有不同Ce与O空位配比的锐钛矿TiO2模型.对各个体系的稳定性、磁性、电子结构及吸收光谱进行了计算.结果表明:Ce与近邻O空位间的自旋电子交换是锐钛矿TiO2净磁矩的来源,因此体系的磁性与Ce和O空位的相对位置有关.Ce或O空位浓度增加在费米能级附近形成的施主能级使得带隙宽度进一步减小,因此体系对可见光的吸收系数进一步增加.与局域性更强的Ce-4f电子相比,Ti-3d电子更易受激参与光催化反应,因此Ce掺杂引起的O空位及其浓度是影响锐钛矿TiO2光催化性能的主要因素.