Magnetic and optical properties of Al-doped anatase TiO2 (101) surface from density functional theory
Magnetic and optical properties of Al-doped anatase TiO2 (101) surface from density functional theory
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从密度泛函理论研究Al掺杂锐钛矿型TiO2（101）表面的磁和光学性质
DOI：
10.1016/j.jnmun.2015.12.013
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发表时间：
2016-04
影响因子：
2.7
通讯作者：
Wu Ping
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu D;an;Zhou Wei;Liu Yanyu;Wu Ping
采用LDA+ ucl计算方法研究了al掺杂对锐钛矿型TiO2（101）表面磁性和光学性能的影响。Al原子的掺入产生了1.00 μB的总磁矩，磁矩主要来源于氧原子2轨上的空穴。表面掺杂的室温铁磁性（RTFM）比本体掺杂的室温铁磁性（RTFM）更稳定，这是由于空穴介导的O原子之间的双重交换。此外，与氧空位相关的多余电子可以被最近的Ti离子捕获，使Ti4+ -Ti3 +的自旋磁矩为1.00 μB。氧空位的存在使磁性机制由空穴介导转变为电子介导。此外，Al掺杂引入的杂质态有利于增强可见光吸收。
The effects of Al-doping on the magnetic and optical properties of anatase TiO2(101) surface have been investigated with LDA+Ucalculations. The incorporation of Al atom induces a total magnetic moment of 1.00 μB, which mainly originates from the hole in 2porbital of the oxygen atom. The room-temperature ferromagnetism (RTFM) of doping on the surface is more stabilized than that of doping in bulk by the hole-mediated double exchange between the nearest neighbor O atoms. Besides, it is shown that the excess electron associated with the oxygen vacancy can be captured by the nearest Ti ion, which reduces the Ti4+–Ti3+with a spin magnetic moment of 1.00 μB. The existence of oxygen vacancy changes the magnetic mechanism from hole-mediated to electron-mediated. Additionally, the impurity states introduced by Al doping are conducive to enhancing the visible light absorption.
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