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cenwanglai

荣誉版主 (知名作家)

老和山猥琐派九段

优秀版主

[求助] 不等价掺杂半导体的间隙态会“停在"哪个原子上？

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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1楼 2012-02-17 20:55:53
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franch

版主 (著名写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by cenwanglai at 2012-02-18 11:58:28:
没有。根据试验结果和计算结果，Ti都不变价。

据我所知，，Ti3+应该是很常见的。。。。
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遇弱则弱
9楼2012-02-20 09:57:30
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franch

版主 (著名写手)
引用回帖:
10楼: Originally posted by cenwanglai at 2012-02-20 11:05:11:
请给出文献。

Mn/Fe取代掺杂TiO2，没有氧空位形成的情况下，Ti价态并不变。支持文献：

G. Shao, J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 6800.

你说的，莫不是三价金属原子取代掺杂TiO2形成一个氧空位的情况？

Ti3+是伴随着氧空位产生的。。。    低价元素掺杂也不能避免氧空位的产生。
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遇弱则弱
14楼2012-02-20 16:31:38
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