TiO2幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的第一性原理研究.pdf

1、 TiO2 幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的 第一性原理研究 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 學(xué)生姓名：秦文勇 指導(dǎo)教師：劉天模 教 授 專 業(yè)：材料科學(xué)與工程 學(xué)科門類：工 學(xué) 重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 二 O 一一年四月 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 I 摘 要 以密度泛函理論為基礎(chǔ)的第一性原理計(jì)算方法可以模擬材料的結(jié)構(gòu)以及計(jì)

2、算材料的各種物理化學(xué)性質(zhì)，使大家能夠深入理解材料從宏觀到微觀多個(gè)尺度的各類現(xiàn)象與特征。而且第一性原理方法還能夠預(yù)測(cè)新材料以及它的各種性能，為材料的設(shè)計(jì)、制備提供理論的指導(dǎo)和依據(jù)。 二氧化鈦(TiO2)是一種非常重要的寬禁帶半導(dǎo)體材料，主要有銳鈦礦(anatase，A-type)、金紅石(rutlie，R-type)和板鈦礦(brookite，B-type)是三種晶體結(jié)構(gòu)。TiO2具有催化活性高、穩(wěn)定性好、對(duì)人體無(wú)毒、成本低等特點(diǎn)，是一種

3、非常理想的半導(dǎo)體光催化劑，因而被廣泛用于再生能源以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。雖然近年來科研工作者對(duì) TiO2 做了摻雜等相關(guān)研究，但都沒有對(duì) TiO2 主要三種晶型的電學(xué)性能、光學(xué)性能做系統(tǒng)的研究。 在本文中，我們系統(tǒng)地研究了 TiO2 三種晶型的幾何結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能。本論文共分為五章。第一章介紹了計(jì)算材料學(xué)及其國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，第一性原理計(jì)算方法在材料科學(xué)中的應(yīng)用近況；還介紹了 TiO2 材料的基本結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用。第二章介紹了第一性