N-Al共掺杂锐钛矿型TiO₂电子结构的GGA+U方法计算

来源期刊：材料科学与工程学报2015年第6期

论文作者：郑永杰 胡义 荆涛 田景芝

文章页码：791 - 1720

关键词：锐钛矿型TiO2;N-Al共掺杂;GGA+U;

摘    要：本文基于密度泛函理论（DFT）的GGA+U方法,应用Materials Studio 5.0软件包中的CASTEP程序模拟计算了Al掺杂锐钛矿型TiO2和N-Al共掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构。计算结果表明:Al掺杂和N-Al共掺杂均能够降低TiO2的带隙值。Al掺杂是由于Al的3s和3p态使导带底端下移而导致TiO2的带隙变窄;而N-Al共掺杂由于在体系中引入了N2p态,使导带底端向能量更低的方向移动,比Al单独掺杂时具有更低的带隙值。该研究结果很好地解释了Al掺杂以及N-Al共掺杂诱使TiO2的导带底端下移,禁带宽度减小,导致光谱响应范围红移的内在原因。