一种新型二维TiO2的电子结构与光催化性质

• 作者: 康文斌 张鹏程 方文玉 熊子谦
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 二维TiO2 第一性原理 电子结构 光学性质
• 年，卷（期）: 2020,（16）
• 所属期刊栏目: 凝聚物质:结构、力学和热学性质
• 页码范围: 201-210
• 页数: 10页
• 字数: 4717字
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.69.20200631

摘要

基于第一性原理计算方法,设计出了一种新型二维半导体材料TiO2,并进一步研究了其结构稳定性,电子结构,载流子迁移率和光学性质等.二维TiO2的形成能、声子谱、分子动力学、弹性常数表明,二维TiO2具有较好的动力学,热力学和机械稳定性,具备实验制备的条件,且能够稳定存在于常温条件下.电子结构分析表明,二维TiO2是一种间接带隙半导体,在GGA+PBE和HSE06算法下的能隙分别为1.19 eV和2.76 eV,其价带顶和导带底能级分别由Ti-3d和Ti-4s态电子构成,O原子的电子态在费米能级附近贡献很小,主要分布在深处能级.载流子迁移率显示,二维TiO2的迁移率比单层MoS2要小,其电子和空穴迁移率分别为31.09和36.29 cm2·V–1·s–1.由于空穴迁移率和电子迁移率的各向异性,电子-空穴复合率较低,使得单层TiO2的使用寿命更长,光催化活性更好.在应变调控下,二维TiO2的能隙发生明显响应,以适用于各种半导体器件的需要.半导体的带边势和光学性质显示,在–5％—2％ 单/双轴应变下,二维TiO2能够光裂水制H2,在–5％—5％ 单/双轴应变下,能够光裂水制O2,H2O2和O3等.此外,二维TiO2对可见光和紫外光具有较高的吸收系数,说明其在未来光电子器件和光催化材料领域有着潜在的应用前景.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	方文玉	湖北医药学院公共卫生与管理学院	6	1	1.0	1.0
2	张鹏程	湖北医药学院公共卫生与管理学院	11	4	1.0	1.0
3	熊子谦	湖北医药学院公共卫生与管理学院	2	0	0.0	0.0