用V-b族和VI-b族过渡金属原子掺杂锐钛矿TiO2：一项杂化泛函第一性原理研究
材料科学
2017-04-05 v1
摘要
我们利用热力学原理和采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof HSE06杂化泛函的密度泛函理论，研究了V-b族（V、Nb和Ta）和VI-b族（Cr、Mo和W）过渡金属原子作为锐钛矿TiO2中n型或p型掺杂剂的作用。HSE06泛函给出了带隙的真实值，从而确保将掺杂剂正确分类为浅施主、深施主或受主。在计算缺陷形成能和热力学跃迁能级时，考虑了TiO2稳定性及杂质溶解度极限所带来的约束。Nb、Ta、W和Mo被确定为浅施主。尽管W提供两个电子，但Nb和Ta的形成能明显更低，尤其是在缺氧条件下。Mo原则上贡献一个电子，但在特定条件下可转变为双施主。V杂质是深施主，而Cr表现为两性缺陷，从而在n型TiO2中充当电子俘获中心，尤其是在富氧条件下。与现有实验数据的比较显示出极好的一致性。
引用
@article{arxiv.1702.06039,
title = {Doping anatase TiO2 with group V-b and VI-b transition metal atoms: a hybrid functional first-principles study},
author = {Masahiko Matsubara and Rolando Saniz and Bart Partoens and Dirk Lamoen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.06039},
year = {2017}
}