锰氮共掺锐钛矿型二氧化钛的电子性质和光学性质研究

利用金属与非金属共掺TiO2半导体提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn掺杂、N掺杂、Mn-N共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质。通过对比,发现单一N掺杂使TiO2的禁带宽度从3.2 eV减小到2.83 eV;单一Mn掺杂在禁带中产生了三条杂质能级,减小了电子从价带往导带跃迁的能量;而Mn-N共掺杂TiO2锐钛矿晶体后,费米能级偏离价带向导带方向移动,既在价带顶部形成杂质能级,又减小了禁带宽度,电子从杂质能级跃迁到导带仅需要2.1 eV(对应波长为590 nm)的能量,该能量恰好对应吸收谱中的吸收峰,相比单一掺杂,更加有