Study of the Non-Linearity on TiO2(0 0 1) Surface with Oxygen Defects: A First-Principles Study

Yuehua Dai; Xu Zhang

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자료유형: 학술저널

저자정보: Yuehua Dai (Anhui University) Xu Zhang (Anhui University)

저널정보: 성균관대학교 성균나노과학기술원 NANO NANO Vol.12 No.8

발행연도: 2017.1

수록면: 60 - 70 (11page)

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First-principles plane-wave pseudopotential calculations were performed to study the energetics and electronic structures of oxygen defects on rutile TiO2(0 0 1). The influence of the material thickness on non-linearity (NL) was studied. With the increase in the thickness, the NL became stronger. Calculating the site-projected density of states by applying an external electric field showed that the NL of the bulk is due to the exchange of electrons between O 2p orbitals and Ti 3d orbitals. Finally, the influence of oxygen defects—oxygen vacancies (Vo), oxygen interstitials (Oi), and oxygen vacancies/oxygen interstitial (Vo + Oi) pairs (Frenkel pair defects)—on the NL of TiO2 was studied. These results demonstrate that the band gap (Eg) of TiO2 became gradually narrower as the electric field increased. The Stark effect and defects can lead to the splitting of degenerate energy levels. Stronger electric fields increase the band splitting and reduce Eg. With the increase in the Vo concentration, the decrease in the splitting amplitude and width of the energy level lead to weakening of the transfer of electrons between O and Ti atoms and optimizing the NL of TiO2. Therefore, the incorporation of Vo plays a significant role in improving the NL of TiO2.

참고문헌 (43)

참고문헌 신청

Y. Li / 2015 / Mod. Phys. Lett. B 29:1550244

M. H. Lee / 2014 / Jap. J. Appl. Phys 53:08LE03

E. Linn / 2010 / Nat. Mater 9:403

S. H. Chang / 2011 / Adv. Mater 23:4063

J. -J. Huang / 2011 / Electron Dev. Meet

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Yuehua Dai

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XU ZHANG

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