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GGA+U方法研究不同浓度Cr掺杂对TiO2的磁性和光学性质的影响

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本文采用基于第一性原理的GGA +U方法,计算研究了本征态锐钛矿TiO2和不同浓度Cr掺杂锐钛矿TiO2(1/8、1/16、1/32)的电子结构、磁性及光学性质.计算结果表明:所有掺杂体系中Ti0.9375Cr0.0625O2的结合能最小,因此Ti0.9375Cr0.0625 O2体系的稳定性要高于Ti0.875Cr0.125 O2、 Ti0.96875Cr0.03125O2体系;Cr元素的掺入导致掺杂后体系发生晶格畸变,这有利于光生空穴和电子对的分离,提高其光催化性能;同时,由于Cr-3d和O-2p电子相互作用,使得掺杂体系呈现出铁磁性质,并且随着掺杂浓度的增加会使体系具有更好的铁磁性质;掺杂体系与本征TiO2相比,掺杂后吸收带边均发生红移,光谱响应范围变大;并且随掺杂浓度的增加,光响应范围也在增大,从而有效增强了体系对于可见光的吸收能力.
GGA + U method to study the effect of different concentration of Cr doping on the magnetic and optical properties of TiO2

赵旭才、王少霞、刘晨曦、潘多桥、庞国旺、史蕾倩、雷博程、黄以能、张丽丽

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伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000

南京大学物理学院国家固体微结构重点实验室,南京210093

第一性原理 锐钛矿 电子结构 磁性 光学性质

伊犁师范大学博士启动基金国家自然科学基金

2021YSBS00911664042

2022

10.19855/j.1000-0364.2022.036006

原子与分子物理学报
四川大学,四川省物理学会,中国物理学会原子与分子物理专业委员会

原子与分子物理学报

北大核心
影响因子：0.296
ISSN：1000-0364
年,卷(期)：2022.39(3)
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