氧化钇中的氢杂质：基于半局域和杂化泛函的第一性原理研究
材料科学
2012-01-26 v3
摘要
本文基于密度泛函理论计算，对氧化钇中三种电荷态的间隙氢进行了研究。目前的计算是采用 GGA-PBE 和 HSE06 交换关联泛函进行的。研究观察到，基态 H 和 H 构型的行为相似；它们倾向于在氧空位（O vacant site）处弛豫，且结构弛豫有限。对于中性和负电荷系统，还出现了另外两种能量较高的不同几何构型，这证明了氧化钇晶格中存在氢的亚稳态位置。只有当杂质离子与阴离子之间形成强键（约 1 \AA 的 O-H 键）时，才能找到 H 的平衡态。研究了间隙杂质的形成能，发现该缺陷和基态结构具有两性行为。这些结果表明，氢会抵消基体晶格的主导电导率，从而钝化源自其他掺杂源的任何现有电能级。为了将结果与非平衡和短时间尺度的 SR 测量进行比较，还评估了较高能量构型的形成能。对于 O 键（Bond O）几何位置，氢表现出施主掺杂行为，从而使施主行为与基态两性行为得以共存。从态密度结果来看，对于 H 和 H 电荷态，在带隙中观察到了缺陷能级。对于基态氧空位构型和亚稳态间隙结构，发现缺陷能级略高于价带顶，从而表明氧化钇材料不具有施主掺杂特征。但是，对于 O 键局部极小值构型，缺陷能级位于带隙中部上方，更靠近导带。
引用
@article{arxiv.1106.5032,
title = {Hydrogen Impurity in Yttria: \textit{Ab-Initio} Study by Semi-Local and Hybrid Functionals},
author = {E. L. Silva and A. G. Marinopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.5032},
year = {2012}
}
备注
19 pages (one column), 12 figures This paper has been withdrawn by the author because there are major differences between the two versions that are online (title, authors, abstract, body). It is intended to do a new submission of the paper