КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЩЕЛИ В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ФОТОКАТАЛИЗАТОРАХ НА ОСНОВЕ ZnO И TiO₂
Скориков Н.А., Коротин М.А., Курмаев Э.З., Чолах С.О.

Поступила в редакцию: 3 Апреля 2012

DJVU (201.2K)

PDF (696K)

Выполнены ab initio-расчеты электронной структуры двойных оксидов на основе ZnO и TiO₂ с целью поиска оптимальных допантов для эффективного поглощения видимой части солнечного излучения. Для анионного замещения были выбраны легкие элементы B, C и N. Катионное замещение моделировалось 3d-элементами Cr, Mn, Fe, Co и тяжелыми металлами Sn, Sb, Pb, Bi. Расчеты электронной структуры проводились полно-потенциальным методом линеаризованных присоединенных плоских волн с использованием модифицированного обменно-корреляционного потенциала Беке - Джонса. Допирование моделировалось путем расчета сверхячеек Zn₁₅ D₁ O₁₆, Zn₁₆ O₁₅ D₁, Ti₁₅ D₁ O₃₂ и Ti₈ O₁₅ D₁, где 1/16 атомов металла ( Ti, Zn) или кислорода замещались атомами допанта. Обнаружено, что наиболее эффективными допантами для ZnO являются углерод и сурьма, дающие значения энергетической щели соответственно Δ E=1.78 эВ и Δ E=1.67 эВ, а для TiO₂ - азот (Δ E=1.76 эВ).