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cenwanglai

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老和山猥琐派九段

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[交流] 看看别人仅用VASP做DOS计算发好文章（两篇PRL）已有17人参与

第一篇：2009年的，提出金属-非金属共掺杂提高TiO2光解水能力的DFT证据。

上面这段文字中的charge-compensated donnor-acceptor是什么意思？在这篇文章中N-V（Nb）配对，N相对TiO2中的O缺1个电子，V相对Ti多一个电子；C-Cr(Mo)配对,前者相对O少两个电子，后者相对Ti多两个电子。非金属掺杂元素所少的电子数正式过渡金属掺杂原子所多出的电子数，这就是所谓的charge-compesated donnor-acceptor? 文中把这种成对掺杂称为passivated codoping,直接翻译为“钝化共掺杂”，这个概念怎么理解？常说的charge compensated effect 是什么？

上面这段文字中作者们计算过渡金属dns0组态的d轨道本征值。这个是怎么做的？这篇文章是用VASP算的，VASP有这个功能吗？这个与对PDOS的d轨道部分做数值积分应该是一样的吧？

第二篇：2011年的，提出非金属掺杂TiO2形成双holes耦合调控TiO2带隙宽度的DFT证据。这篇文章实际上做的不是DOS计算，而是能带和吸收光谱计算。

比较这篇文章的Fig 1和Fig3，可以看到作者把间隙态清晰的在能带结构中做了标示。每条能带最多可以填充两个电子。Fig 3a中的a1态是半充满的，e的两条能带是全充满的。而Fig 3b中两条ea带是全充满的。这里提供了一个分析和指认能带归属范例。但是Fig 3没有给出费米能级。我猜Fig 3a中费米能级通过a1，Fig 3b和c中费米能级在ea与导带之间。

在这里的能带结构图中，没有标注费米能级位置和横坐标展开K点顺序。这样都可以。看来写文章重在阐述“新的发现”。细枝末节的东西，能省则省。

上面计算掺杂TiO2的吸收光谱的时候，对以单个N原子掺杂TiO2光谱的计算，文中特别强调让N多带一个负电荷。这是为什么呢？

提两个一般性问题：

（1）通过掺杂调整半导体禁带宽度，这个是早就写进教材中的“常识”。第一篇文章到底给出了什么特别的，新奇的，但是也有一定普遍指导意义的东西呢？

或者只是因为这篇文章做的体系联合了TiO2+光催化分解水+非金属掺杂的试验研究等当时热门的话题。

（2）第一篇文章中没有给出非金属-金属共掺杂的几何结构。没有给出掺杂原子取代相对位置。这个可以吗？

[ Last edited by cenwanglai on 2012-2-5 at 12:54 ]

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2012-02-04 20:59:03, 1.2 M

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1楼2012-02-04 20:59:12

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buct2010

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cenwanglai(金币+10, 专家考核): 好样的。谢谢buct2010专家的评论。如果合适的话，欢迎贴出你的文章供虫子们引用参考~~ 2012-02-15 09:04:25

关于第一篇PRL的创新之处我来说一下吧，因为我发的第一篇APL主要就是参考这篇文章的。
首先，TiO2用作光催化材料已经很久了（包括分解水），为了提高其可见光区域的催化活性，很多文献报道了用掺杂金属或非金属的方法来降低其禁带宽度，但是这些方法存在着缺陷：掺杂使得本征TiO2变成了p型或n型，这样会使得光生载流子发生复合，降低光摧化反应的效率。这篇PRL 利用半导体物理中一个十分普遍的作用：杂质的补偿作用（简单的来说，就是p型杂质的空穴复合n性杂质的电子），用p-n型杂质共掺杂的方法来降低禁带宽度，避免了光生载流子的复合。从此，这篇文章提出的双掺杂的方法被推广（09年后的很多APL的文献都是用共掺杂的办法）。
其次，这篇PRL 找准了TiO2光催化的一个具体反应：分解水的反应来具体实践，在选取p-n型掺杂剂的时候考虑的很周到，选取的元素合理，得到的结果也很好。

总体来说，这篇文章的物理内涵大家都懂，但是它的可贵之处就是利用了一个大家都广泛认可的原理，解决了一个困扰TiO2光催化很久的问题。

呵呵，这是我的理解，希望大家多批评指正