非金属元素C、N、F掺杂锐钛矿型TiO₂的缺陷形成能和电子性质

岳远霞^1,2，冯庆^1,2，王寅^1,2

1. 重庆师范大学物理与电子工程学院2. 重庆市光电功能材料重点实验室

摘 要：非金属杂质掺杂TiO2半导体改善对可见光区域的光催化性质是近年来的一个研究热点,但相关杂质缺陷的形成能研究却不多。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,研究了非金属元素C、N、F掺杂锐钛矿型TiO2之后的缺陷形成能与电子性质。结果表明,3种元素掺杂进入TiO2后缺陷形成能的大小排序为C>N>F,说明F元素最容易掺杂进入TiO2晶格。但是掺入F元素后对TiO2禁带宽度的改变不大,在提高TiO2对可见光的响应方面F元素的效果不如N、C两种元素。因此,对于掺杂来改善TiO2对可见光的响应方面,N元素比C、F的效果更好。

关键词：第一性原理;密度泛函理论;C,N,F掺杂;缺陷形成能;电子性质;