N高掺杂对金红石型TiO2电子结构和红移影响的第一性原理研究

摘要：采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法，在相同环境条件下,分别建立了未掺杂和取代O高掺杂N原子的金红石型TiO1-xNx超胞模型，对未掺杂的晶胞和高掺杂N原子TiO1-xNx半导体晶体进行了几何结构优化，能带分布、态密度分布和吸收光谱计算。结果表明：金红石型TiO1-xNx超胞取x=0.0625的条件下，N的2p态与O的2p态发生杂化耦合，使其价带上移、最小带隙变窄、吸收光谱发生红移现象，这和实验中高掺杂N原子TiO1-xNx带隙变窄红移现象相吻合