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Eu掺杂量对锐钛矿相TiO2电子寿命和吸收光谱影响的第一性原理研究
引用本文:李聪,侯清玉,张振铎,张冰.Eu掺杂量对锐钛矿相TiO2电子寿命和吸收光谱影响的第一性原理研究[J].物理学报,2012,61(7):77102-077102.
作者姓名:李聪  侯清玉  张振铎  张冰
作者单位:1. 内蒙古工业大学理学院物理系, 呼和浩特 010051;2. 牡丹江师范学院理学院物理系, 牡丹江 157012
基金项目:内蒙古自治区自然科学基金(批准号:2010MS0801);内蒙古自治区高等学校科学技术研究项目(批准号:NJ10073)资助的课题.
摘    要:采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了不同Eu掺杂量的锐钛矿相TiO2超胞模型,计算了其态密度、差分电荷密度、能带结构和吸收光谱.结果发现:掺杂后Eu在TiO2的禁带中产生杂质能级.通过对比两种不同Eu掺杂量(1.39at%和2.08at%)下的锐钛矿TiO2的能带结构,发现掺杂量越高,杂质能级越向深能级方向移动,说明电子复合率随杂质浓度增加而增加,即电子寿命变小,同时吸收光谱红移越显著,强度越强.根据实际需要,可在锐钛矿TiO2中适量掺杂Eu,在适当减少电子寿命情况下,使吸收光谱红移.

关 键 词:Eu掺锐钛矿TiO2  电子寿命  吸收光谱  第一性原理
收稿时间:2011-06-24

First-principles study on the doped concentration effect on electron lifespan and absorption spectrum of Eu-doping anatase TiO2
Li Cong,Hou Qing-Yu,Zhang Zhen-Duo,Zhang Bing.First-principles study on the doped concentration effect on electron lifespan and absorption spectrum of Eu-doping anatase TiO2[J].Acta Physica Sinica,2012,61(7):77102-077102.
Authors:Li Cong  Hou Qing-Yu  Zhang Zhen-Duo  Zhang Bing
Institution:1. College of Sciences, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;2. Department of Physics, Mudanjiang Normal University, Mudanjiang 157012, China
Abstract:Based on first principles within the density-functional theory, we establish three different concentration Eu-doping anatase TiO2 models by using the plane-wave ultrasoft pseudopotential method. We calculate the density of states, the electron density difference, the band structure and the absorption spectrum. The results show that Eu creates an impurity level in the band gap of TiO2 and a redshift in absorption spectrum of anatase TiO2. By comparing the bands of anatase TiO2, with two different Eu-doping concentrations (1.39 at% and 2.08 at%) we find that more Eu atoms make the impurity level deeper, the recombination rate bigger, and the electron lifespan shorter.
Keywords:Eu-doping anataseTiO2  lifespan of electron  absorption spectrum  first-principles
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