自然欠陥を考慮した二酸化チタンの電子物性と熱力学的な相安定性の研究

考虑自然缺陷的二氧化钛电子性能和热力学相稳定性研究

• 批准号: 14J11856
• 负责人: 青木 祐太
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J11856/
• 关键词: 二酸化チタン; 第一原理計算; 相図予測; チタン酸窒化物; 光触媒; 密度汎関数法; 不純物ドーピング; 新物質設計; 酸化物半導体; 格子振動; 国際研究者交流; アメリカ合衆国

本年度は体調を崩すことが多く研究に従事できなかった期間が生じてしまい, 昨年度と比べて研究の進捗度合いは非常に小さなものにとどまってしまったが, 本年度は以下の様な成果が得られた.1. 二酸化チタン多形の相安定性の理論解析において交換・相関汎関数の選択がどの程度結果に影響を与えるかを見積もるため, 電子状態とフォノン状態双方を局所密度近似（LDA）で計算した昨年度の結果と, 電子状態のエネルギーのみを一般化勾配近似（GGA）に置き換えた結果とを比較した. その結果, 用いる交換・相関汎関数の種類によって予測される転移点が大きく変わり得ることがわかった.2. 高濃度窒素ドープ二酸化チタンにおける電子状態の研究において, 昨年度より電子状態の解析を更に詳細に解析し, フェルミレベル付近の部分電荷密度分布を明らかにした. その結果, 高濃度に窒素ドープした場合のキャリアの伝導ルートを解明することができた.3. チタン酸窒化物の電子状態の研究昨年度の研究において理論提案したチタン酸窒化物（Ti2N2O）の電子状態の解析をより詳細に行った結果, Ti2N2Oにおけるバンドギャップの縮小は, 伝導バンド下端の下降によるものではなく価電子バンド上端の上昇によるものであること, さらにこの価電子バンド上端の上昇は, 主に窒素の2p状態によるものであることがわかった.4. 自然欠陥を含む単純チタン酸化物における超伝導発現に関する研究において, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7等の, TiO2から酸素が欠損した組成を持つ一連の単純チタン酸化物における超伝導発現機構を理論的に解明するための第一段階として, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7各組成について, 結晶構造の分類および電子状態の計算を行った. さらにTiOに関しては, フォノン分散の計算も行った.

Adjustable を は body collapse this year す こ と が く study に 従 matter で き な か っ た が born during じ て し ま い, yesterday's annual と than べ て study の into 捗 degrees い は very small に さ な も の に と ど ま っ て し ま っ た が, below this year's は の others が な achievements have ら れ た. 1. Two acidification チ タ ン polymorphic の theory with qualitative の に お い て exchange, masato number of generic masato の sentaku が ど の effect results に を and え る か を see product も る た め, electronic state と フ ォ ノ ン state both sides を bureau density approximation (LDA) で computing し た annual と の results yesterday, Electronic state の エ ネ ル ギ ー の み を generalized hook with approximation (GGA) に buy き in え た results と を compare し た. そ の results, using い る exchange, masato generic masato several types of の に よ っ て in measuring さ れ る planning to move some が big き く - わ り must る こ と が わ か っ た. 2. High concentrations of smothering element ド ー プ two acidification チ タ ン に お け る electronic state の research に お い て, yesterday's annual よ り electronic state の analytical を に more detailed analytical し に, フ ェ ル ミ レ ベ ル paying nearly の part charge density distribution を Ming ら か に し た. そ の results, High concentrations of に smothering element ド ー プ し た occasions の キ ャ リ ア の 伝 guide ル ー ト を interpret す る こ と が で き た. 3. チ タ smothering ン acid compound の electronic state の study yesterday annual の に お い て theoretical proposal し た チ タ smothering ン acid compound (Ti2N2O) の electronic state の parsing を よ り detailed line に っ た results, Ti2N2O に お け る バ ン ド ギ ャ ッ プ の narrow は, 伝 guide バ ン ド bottom の falling に よ る も の で は な く 価 electronic バ ン ド upper の rise に よ る も の で あ る こ と, さ ら に こ の 価 electronic バ ン ド upper は の rise, Lord に smothering element の 2 p state に よ る も の で あ る こ と が わ か っ た. 4. Contains natural owe 陥 を む 単 pure チ タ ン acidification content に お け る super 伝 guide 発 now に masato す る research に お い て, TiO, Ti2O3, Ti3O5, Ti4O7 の, TiO2 か ら acid element が owe loss し た composition を hold つ for の 単 pure チ タ ン acidification content に お け る super を 伝 guide 発 now mechanism に interpret す る た め の first Duan Jie と し て, TiO, Ti2O3, Ti3O5, each composition に Ti4O7 つ い て, Crystalline structure の classification お よ び electronic state の count を っ た. さ ら に TiO に masato し て は, フ ォ ノ ン scattered の line calculation も っ た.

项目成果

Quasiparticle and optical properties of TiO2 and its related systems

TiO2及其相关体系的准粒子和光学性质

• 发表时间: 2015
• 作者: H. Hisazawa;N. Takata;Y. Terada and M. Takeyama;青木祐太・Sinisa Coh・Steven G. Louie・Marvin L. Cohen・斎藤晋
• 通讯作者: 青木祐太・Sinisa Coh・Steven G. Louie・Marvin L. Cohen・斎藤晋

Thermodynamic Effects on Energetic, Structural, and Elastic Properties of Titanium Dioxide Polymorphs

热力学对二氧化钛多晶型物的能量、结构和弹性性能的影响

• DOI: 10.7566/jpscp.4.012005
• 发表时间: 2015
• 期刊: JPS Conference Proceedings
• 作者: Hiromu Hisazawa;Yoshihiro Terada;Yuta Aoki and Susumu Saito
• 通讯作者: Yuta Aoki and Susumu Saito

University of California, Berkeley(米国)

加州大学伯克利分校（美国）

Thermodynamic and other related properties of titanium-dioxide systems

二氧化钛体系的热力学和其他相关性质

• 发表时间: 2015
• 作者: Yuta Aoki;Susumu Saito
• 通讯作者: Susumu Saito

可視光応答型光触媒材料としてチタン酸窒化物の理論提案

氮氧化钛作为可见光响应光催化材料的理论提出

• 发表时间: 2016
• 作者: 青木祐太;Sinisa Coh;Marvin L. Cohen;Steven G. Louie;斎藤晋
• 通讯作者: 斎藤晋