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物理学报 2012
Magnéli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究Keywords: 第一性原理,Magnéli相亚氧化钛Ti8O15,电子结构,光学性能 Abstract: 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magnéli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能. 计算出的能带结构显示Ti8O15相比锐钛型TiO2禁带宽度大幅度降低. 态密度分析表明, 其原因在于Ti8O15的O原子的2p轨道以及 Ti原子的3p, 3d轨道相对于TiO2的相应轨道向左产生了偏移, 同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d, 3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级. 态密度分析结果还显示, 相对于TiO2, Ti8O15 Fermi能级附近电子格局发生了如下变化: O原子的2p轨道电子贡献减少, Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大. 光吸收计算图谱表明, TiO2仅在紫外光区有较高的光吸收能力, 而Ti8O15由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区, 从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力, 计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致.
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