N掺杂金红石TiO 光学性质的第一性原理研究 - 山东大学学报（理学版）.PDF

　第５１卷　第１期 山　东　大　学　学　报　（理　学　版） ２０１６年１月　 　 　 　 　 　 　Ｖｏｌ．５１　 Ｎｏ．１　 　 　 　 　 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ｊａｎ．２０１６　 　文章编号：１６７１９３５２（２０１６）０１００２００７　　　ＤＯＩ：１０６０４０／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１９３５２０２０１５２６２ Ｎ掺杂金红石ＴｉＯ 光学性质的第一性原理研究 ２ 林雪玲，潘凤春，陈焕铭 （宁夏大学物理电气信息学院，宁夏 银川７５００２１） 摘要：运用第一性原理的ＬＤＡ＋Ｕ（Ｕ ＝７ｅＶ，Ｕ ＝４ｅＶ）方法研究了Ｎ掺杂金红石ＴｉＯ 的电子结构和光学 Ｔｉ３ｄ Ｏ２ｐ ２ 吸收性质。研究表明Ｎ元素的掺杂可以降低ＴｉＯ 的禁带宽度并在带隙中引入杂质能级。杂质能级主要由Ｏ２ｐ ２ 轨道和Ｎ２ｐ轨道之间的耦合形成。杂质能级的引入以及带隙宽度的降低可以增加ＴｉＯ 对可见光的响应，并提高 ２ ＴｉＯ 的光催化活性。费米能级附近的态密度由Ｏ２ｐ轨道和Ｎ２ｐ轨道之间的耦合形成 键构成，电子占据 键 ２ π π 态和空的 键态能级差大约为０４ｅＶ，可使Ｎ掺杂ＴｉＯ 的光学吸收边落在在红外区域，即发生了所谓的光学吸 σ ２ 收边的红移现象。 关键词：第一性原理；ＴｉＯ；Ｎ掺杂；光学性质 ２ 中图分类号：Ｘ７０３　　　文献标志码：Ａ 引用格式：林雪玲，潘凤春，陈焕铭．Ｎ掺杂金红石ＴｉＯ 光学性质的第一性原理研究［Ｊ］．山东大学学报（理学版），２０１６，５１（１）： ２ ２０２６． ＴｈｅｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｄｏｐｅｄｒｕｔｉｔｌｅＴｉＯ ：ｆｉｒｓｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ２ ＬＩＮＸｕｅｌｉｎｇ，ＰＡＮＦｅｎｇｃｈｕｎ，ＣＨＥＮＨｕａｎｍｉｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｎｉｎｇｘｉａ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｄｏｐｅｄｒｕｔｉｌｅＴｉＯ ｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｂｙｔｈｅｆｉｒｓｔ ２ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＬＤＡ＋ＵｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈＵｆｏｒＴｉ３ｄａｎｄＯ２ｐ（Ｕ ＝７ｅＶ，Ｕ ＝４ｅＶ）．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ