金紅石二氧化鈦磁性和光學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、本文利用基于密度泛函理論的全勢線性綴加平面波的方法，從理論上對N摻雜金紅石TiO2，Co摻雜金紅石TiO2，以及(N，Co)共摻雜金紅石TiO2材料的磁性和光學(xué)性質(zhì)進行了第一性原理的研究，對得到的理論結(jié)果進行了深入的分析與討論。
　　 （1）對于非磁性元素N摻雜金紅石TiO2，計算選擇了2×1×1的超原胞，共12個原子，實現(xiàn)的摻雜濃度為12.5％，材料的總磁矩為0.960。磁性的主要來源是由雜質(zhì)原子N引起的，Np電子在禁帶中引入

2、了一個雜質(zhì)能級，Ns電子在價帶中形成了一個深雜質(zhì)能級。N原子的摻入使材料的光學(xué)吸收能力在可見光范圍內(nèi)有較大的增加。
　　 （2）對于磁性元素Co摻雜金紅石TiO2，計算選擇2×2×1的超原胞，共24個原子，實現(xiàn)的摻雜濃度為12.5％，計算材料的總磁矩為1.03。磁性的主要來源是由雜質(zhì)原子Co引起的，Co的d電子的能帶和總態(tài)密度費米面附近的能帶非常相似。由于雜質(zhì)帶的引入，禁帶寬度減小，光學(xué)吸收區(qū)域紅移，同時光學(xué)吸收能力在可見光區(qū)域