S高掺杂对锐钛矿TiO_2电子结构和红移影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了未掺杂单胞和两种不同掺杂S原子浓度的锐钛矿TiO2模型,分别对模型进行了几何结构优化、态密度分布、能带分布、差分电荷密度分布、集居数和吸收光谱的计算.结果发现:掺杂后O原子2p态、S原子3p态和Ti原子3d态在导带内发生了强烈的杂化耦合作用,Ti原子3d态的电子向S原子3p态转移,引起导带下移;O原子2p态和S原子3p态在价带中杂化耦合作用,引起价带上移,引起了带隙变窄发生红移现象,同时,高掺杂S原子浓度越高红移越显著,计算结果与实验结果相一致.

Nb2O5—CoO—La2O3复合掺杂的BaTiO3基粉体改性研究

采用铌、钴、镧的金属有机盐(柠檬酸-EDTA复合螯合前驱液)掺杂法实现对氧化硅掺杂的纳米晶BaTiO2粉体的掺杂改性。实验结果表明：随着Nb、Co、La掺量的增加以及Nb／Co比的增大，陶瓷烧结体的烧成收缩以及密度增加，晶粒尺寸减小。随着Nb／Co比的增大，材料的铁电弛豫特性增加。当Nb／Co-2时，随着La掺量的增加，材料的铁电弛豫特性增加。当Nb／Co>2时，La掺量对材料的介电温度特性影响不大。当La掺量一定时随着Nb、Co复合掺量的增加，材料的铁电弛豫特性明显增强。烧结温度的升高，使杂质容易固溶进入BT中，固溶量的增大，使材料的铁电弛豫性能增加。

Nb高掺杂量对锐钛矿TiO_2导电和光学性能影响

目前,在Nb高掺杂量摩尔数分别为0.050和0.0625的条件下,对掺杂体系锐钛矿Ti O2电阻最低存在相反的两种实验结果都有文献报道.为解决这个矛盾,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了纯的单胞和三种不同Nb高掺杂量对锐钛矿Ti1-xNbxO2(x=0.03125,0.050,0.0625)超胞的能带结构分布、态密度分布和光学性质.结果表明,在本文限定掺杂量的条件下,Nb掺杂量越增加,掺杂体系的体积越增加,总能量越升高,稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难,相对自由电子浓度越增加,电子有效质量越增加,电子迁移率越减小,电子电导率越减小,最小光学带隙越变宽,吸收光谱和反射率向低能方向移动越显著,透射率越增加.计算结果与实验结果相吻合.

Nd高掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构和吸收光谱的第一原理研究

基于密度泛函理论平面波超软赝势方法,采用第一原理研究未掺杂和不同浓度Nd高掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构和吸收光谱.计算结果表明,在本文限定的Nd高掺杂浓度范围内,Nd高掺杂浓度越小,锐钛矿相TiO_2的禁带宽度越窄,吸收光谱发生红移越显著.计算结果与实验结果变化趋势相一致.