物理学论文_GGA+U方法研究不同浓度Cr掺杂对TiO

文章目录

1 引 言

2 计算方法与理论模型

3 结果及讨论

3.1 掺杂前后的晶体结构变化

    3.1.1 纯TiO2晶体结构参数

    3.1.2 掺杂前后的晶体结构变化

3.2 掺杂前后的能带结构与态密度变化规律

3.3 光学性质

4 结 论

(1)由晶体结构分析得：

(2)由电子结构分析得：

(3)由光学性质分析得：

文章摘要:本文采用基于第一性原理的GGA+U方法,计算研究了本征态锐钛矿TiO₂和不同浓度Cr掺杂锐钛矿TiO₂（1/8、1/16、1/32）的电子结构、磁性及光学性质.计算结果表明:所有掺杂体系中Ti_0.9375Cr_0.0625O₂的结合能最小,因此Ti_0.9375Cr_0.0625O₂体系的稳定性要高于Ti_0.875Cr_0.125O₂、Ti_0.96875Cr_0.03125O₂体系;Cr元素的掺入导致掺杂后体系发生晶格畸变,这有利于光生空穴和电子对的分离,提高其光催化性能;同时,由于Cr-3d和O-2p电子相互作用,使得掺杂体系呈现出铁磁性质,并且随着掺杂浓度的增加会使体系具有更好的铁磁性质;掺杂体系与本征TiO₂相比,掺杂后吸收带边均发生红移,光谱响应范围变大;并且随掺杂浓度的增加,光响应范围也在增大,从而有效增强了体系对于可见光的吸收能力.

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