掺杂TiO2中相稳定性的第一性原理研究
材料科学
2012-10-30 v1
摘要
采用全电子原子轨道方法和局域密度近似(LDA)，进行了TiO2锐钛矿和金红石多晶型相对稳定性的第一性原理密度泛函理论(DFT)计算。在纯净材料中，金红石相相对于锐钛矿相表现出约3 meV的适度稳定裕度。通过对锐钛矿和金红石中不同费米能级下Si、Al、Fe和F掺杂剂（多种电荷态）形成能的计算分析，发现阳离子掺杂剂在Ti替代晶格位置最稳定，而F掺杂在间隙位置形成能最小。所有掺杂剂均显著稳定锐钛矿相对于金红石相，表明在此类体系中锐钛矿到金红石的相变受到抑制，掺杂剂稳定锐钛矿的能力排序为F>Si>Fe>Al。Al和Fe掺杂剂表现为浅受主，电荷补偿通过形成可移动载流子而非阴离子空位实现。
引用
@article{arxiv.1210.7555,
title = {Ab Initio Study of Phase Stability in Doped TiO2},
author = {Dorian A. H. Hanaor and Mohammed H. N. Assadi and Sean Li and Aibing Yu and Charles C. Sorrell},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.7555},
year = {2012}
}