离子注入改性钛及二氧化钛表面：XPS 与 DFT 联合研究

D. W. Boukhvalov; D. M. Korotin; A. I. Efremov; E. Z. Kurmaev; Ch. Borchers; I. S. Zhidkov; D. V. Gunderov; R. Z. Valiev; N. V. Gavrilov; S. O. Cholakh

doi:10.1002/pssb.201451362

离子注入改性钛及二氧化钛表面：XPS 与 DFT 联合研究

材料科学 2015-06-23 v1 生物物理计算物理

作者: D. W. Boukhvalov , D. M. Korotin , A. I. Efremov , E. Z. Kurmaev , Ch. Borchers , I. S. Zhidkov , D. V. Gunderov , R. Z. Valiev , N. V. Gavrilov , S. O. Cholakh

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摘要

对 P+、Ca+、P+Ca+ 和 Ca+P+ 离子注入（ $E=30$ keV, $D=1\times10^{17}$ cm $^{-2}$ ）的商业纯钛 (cp-Ti) 进行的 XPS 测量（芯能级和价带）结果，以及第一性原理密度泛函理论 (DFT) 计算，表明在注入材料表面形成的二氧化钛薄膜中产生了各种结构缺陷。我们发现对于双重注入（Ti:P+,Ca+ 和 Ti:Ca+,P+），最外层表面分别主要由 Ca 和 P 组成，即注入序列非常重要。DFT 计算表明，在 P+ 和 Ca+P+ 离子注入下，阳离子 (P-Ti) 和阴离子 (P-O) 取代的形成能相当，这可能诱导 [PO4] $^{3-}$ 和 Ti-P 物种的产生。对于 Ca+ 和 P+Ca+ 离子注入，计算出的形成能对应于 Ca $^{2+}$ -Ti $^{4+}$ 阳离子取代。这一结论与相关化合物的 XPS Ca 2p 和 Ti 2p 芯能级及价带测量以及电子结构的 DFT 计算结果一致。注入离子转化为 Ca $^{2+}$ 和 [PO4] $^{3-}$ 物种为 cp-Ti 进一步形成羟基磷灰石提供了良好的生物相容性。

关键词

离子注入二氧化钛 XPS 密度泛函理论结构缺陷生物相容性羟基磷灰石

引用

@article{arxiv.1411.1482,
  title  = {Modification of titanium and titanium dioxide surfaces by ion implantation: combined XPS and DFT study},
  author = {D. W. Boukhvalov and D. M. Korotin and A. I. Efremov and E. Z. Kurmaev and Ch. Borchers and I. S. Zhidkov and D. V. Gunderov and R. Z. Valiev and N. V. Gavrilov and S. O. Cholakh},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1411.1482},
  year   = {2015}
}

备注

18 pages, 6 figures, 3 tables, accepted phys. stat. solidi (b)

离子注入改性钛及二氧化钛表面：XPS 与 DFT 联合研究

摘要

关键词

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