n/f掺杂和n-f双掺杂锐钛矿相tio2(101)表面电子结构的第一性原理计算

采用密度泛函理论(dft)平面波赝势方法计算了n/f掺杂和n-f双掺杂锐钛矿相tio2(101)表面的电子结构.由于dft方法存在对过渡金属氧化物带隙能的计算结果总是与实际值严重偏离的缺陷,本文也采用dft+u(hubbard系数)方法对模型的电子结构进行了计算.dft的计算结果表明n掺杂后,n2p轨道与o2p和ti3d价带轨道的混合会导致tio2带隙能的降低,而f掺杂以及氧空位的引入对材料的电子结构没有明显的影响.dft+u的计算却给出截然不同的结果,n掺杂并没有导致带隙能的降低,而只是在带隙中引入一个孤立的杂质能级,反而f掺杂以及氧空位的引入带来明显的带隙能降低.dft+u的计算结果与一些实验测量结果能够较好地符合.