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不等价掺杂半导体的间隙态会“停在"哪个原子上？
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近来看了几篇hole的localization文章(其中一篇PRB文章见http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=4118877)。有以下问题想请教。物理懂得少，希望得到帮助：回答问题或者指条路。 （1）背景：Mn掺杂TiO2。 假定Mn是+2价。Mn取代Ti的位置，标记为Mn_{Ti}, 缺两个电子，形成两个hole。 A.这两个hole如果都localization到Mn上，那么，DOS上会在禁带中出现一个population为2e的间隙态。这个间隙态纯粹由Mn3d组成。 B.这两个hole如果都localization到某一个O原子上，那么，DOS上会在禁带中出现一个population为2e的间隙态。这个间隙态纯粹由这个O的2p组成。这个O原子会很容易离开固体进去气相，形成一个氧空位。这个就是电荷补偿效应。氧空位形成能小于零，含一个氧空位的结构为最稳定结构。 C.这两个hole如果都localization到O原子上，但是localization到Mn周围最近距离的多个O原子上。那么，DOS上会在禁带中出现一个population为2e的间隙态。这个间隙态纯粹由这几个O的2p组成。失去其中某个O原子形成一个氧空位，留下x (0 D.这两个hole如果一个localization到某个O原子上，剩下一个localization到Mn2+上。这个时候就形成Mn3+-------O-离子对。失去这个O原子形成一个氧空位，留下1个电子。这1个电子填充到Mn3+上，形成Mn2+离子。 （2）问题： E. 如果不是Mn，而是某个+2价原子Y，这两个hole的局域方式，上面四种情况是否都有可能？ F. 是否可以通过VASP人为设定出同一元素Y掺杂TiO2的以上四种情况，通过比较能量大小来确定到底是哪一种情况？ [ Last edited by cenwanglai on 2012-2-18 at 09:39 ] |
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【答案】应助回帖
cenwanglai(金币+5): ★★★很有帮助 非常感谢 2012-02-18 13:42:29
WDD880227(金币+2): 感谢交流 2012-02-19 19:20:43
franch(金币+2): 鼓励交流。。呵呵 2012-02-20 09:52:35
WDD880227(金币+2): 感谢交流 2012-02-19 19:20:43
franch(金币+2): 鼓励交流。。呵呵 2012-02-20 09:52:35
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既然这样 我们暂时不管这件事情 等审稿人提问 再说吧 1）一下4种模型 都是有可能的 但是 可能性或许不同 不知道是否有材料测试的证据 A. 2 hole + Mn2+ = ？ 确定是population为2e的间隙态。如果我认为那就是Mn4+，如何反驳我？ B. “氧空位形成能小于零，含一个氧空位的结构为最稳定结构” ，是对TiO2掺杂体系的结论吗？ 是否有测试结果证实其存在（文献）。 C. 个人认为 这个模型似乎比“B”模型合理，当还是计算一下才知道。 D. 形成Mn3+--O-离子对，应该能被接受。 （2）拓展到其它掺杂体系 问题应该不大 E. 要看+2价原子Y具体是什么 F. VASP 我不会用。 “人为设定出同一元素Y掺杂TiO2的以上四种情况，通过比较能量大小来确定到底是哪一种情况”，这应该是很合理的研究方法 建模问题 我不是很熟悉 以上意见 仅供参考 有问题 最好问问您的导师 |
4楼2012-02-18 13:12:14
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【答案】应助回帖
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liliangfang(金币+2): 谢谢交流 2012-02-19 09:58:04
cenwanglai(金币+13): ★★★★★最佳答案 非常感谢~~ 2012-02-19 19:12:48
liliangfang(金币+2): 谢谢交流 2012-02-19 09:58:04
cenwanglai(金币+13): ★★★★★最佳答案 非常感谢~~ 2012-02-19 19:12:48
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（2）问题： E. 如果不是Mn，而是某个+2价原子Y，这两个hole的局域方式，上面四种情况是否都有可能？ F. 是否可以通过VASP人为设定出同一元素Y掺杂TiO2的以上四种情况，通过比较能量大小来确定到底是哪一种情况？ E：具体原子的组合方式，要看原子间作用力的大小，也就是说键的极性强弱，如果掺杂原子的极性较强，则hole会局域在掺杂原子周围，反之则反，如果掺杂原子与本体键强弱相当会出现以上几种情况。掺Mn,一般而言，O原子的极性相对强一些，所以局域在氧原子周围的几率可能要高一些。 F：VASP计算过程中需要优化，优化之后就可以确定那种结构最稳定，无须每一个都试一下。 |
7楼2012-02-19 09:51:40
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