N和硫属元素X（X=S,Se,Te）共掺杂锐钛矿TiO2电子性质的第一性原理计算

本文运用密度泛函理论系统地研究了N和X（X=S,Se,Te）共掺杂锐钛矿TiO2时电子特性所受的影响.优化后的结构表明,在锐钛矿TiO2共掺杂时,由于掺杂原子有较大的原子半径而引起了大的晶格膨胀.从计算的替换能结果看,当X（X=S,Se,Te）掺杂到有N原子存在的TiO2时,若替换Ti原子,则不能很好地促进与N的协同作用,若替换O原子,则相反.从总态密度图和分态密度图来看,替换O原子后的N 2p轨道和其他杂质带S 3p,Se 4p,Te 5p杂化在一起;同时替换Ti原子后,导带主要由Ti 3d轨道所占据,从而形成了S 3p （Se 4p or Te 5p）-N 2p-Ti 3d杂化态.从Bader电荷的结果可知,替换O原子,电子转移是由N到X（X=S,Se,Te）,而替换Ti原子后,电子转移是由X（X=S,Se,Te）到N.