非晶 TiO2 中由无序诱导的电子与空穴俘获
材料科学
2020-08-19 v1 无序系统与神经网络
摘要
非晶（a）-TiO2 薄膜作为光催化剂、保护涂层、光阳极以及存储器中无处不在，其暴露于过量电子与空穴之下。我们利用杂化密度泛函理论（h-DFT）计算研究了纯非晶二氧化钛 a-TiO2 体相中过量电子与空穴的俘获。使用经典分子动力学生成了五十个 270 原子的 a-TiO2 结构，并利用 h-DFT 模拟对其几何结构进行了完全优化。它们的密度、原子配位数分布与径向对分布函数均与实验相符。计算所得平均 a-TiO2 带隙为 3.25 eV，无态分裂进入带隙。预测 a-TiO2 中过量电子与空穴在前驱位点（如拉长的 Ti-O 键）处俘获。单电子与空穴极化子的平均俘获能（ET）分别为 -0.4 eV 与 -0.8 eV。我们还辨识了若干类型的电子与空穴双极化子态并讨论其稳定性。这些结果可用于理解光催化机制并改善采用 a-TiO2 薄膜的电子器件性能。
引用
@article{arxiv.2007.09165,
title = {Disorder-induced electron and hole trapping in amorphous TiO2},
author = {David Mora-Fonz and Moloud Kaviani and Alexander L. Shluger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.09165},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 10 figures. This article has been submitted to Physical Review B