Hf／Ta／W单掺锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质的第一性原理研究

摘要

运用第一性原理赝势方法计算过渡金属X(Hf、Ta、W)单掺锐钛矿相TiO_2后的电子能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明,X掺锐钛矿相TiO_2,使得掺杂后体系的体积增大,并随着X掺杂浓度的增加而增大;掺杂体系的禁带宽度都比纯TiO_2的要小;由能带图可知,Ta、W单掺后,费米能级进入导带,说明这两种单掺体系属于N型半导体;随着不同浓度Hf、Ta、W的掺入,发现吸收光谱都发生了不同程度的红移,其中Ta、W掺杂体系的光响应范围覆盖了整个可见光区域,对比所有掺杂体系发现Ti_(0. 9375)W_(0. 0833)O_2在可见光区域的光响应能力最强,这些现象说明X的掺入大大提升了TiO_2光催化能力。