Издателям
Вышедшие номера
Влияние легирования атомами бора, углерода и азота на магнитные и фотокаталитические свойства анатаза
Зайнуллина В.М.1,2, Жуков В.П.1, Коротин М.А.2, Поляков Е.В.1
1Институт химии твердого тела Уральского oтделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Институт физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: veronika@ihim.uran.ru
Поступила в редакцию: 12 ноября 2010 г.
Выставление онлайн: 19 июня 2011 г.

Совместное использование неэмпирического зонного метода линеаризованных маффин-тин-орбиталей в приближении сильной связи и приближении локальной спиновой плотности, явным образом учитывающем кулоновские корреляции (LSDA+U), и полуэмпирического метода Хюккеля позволило изучить влияние легирования атомами бора, углерода и азота диоксида титана со структурой анатаза на его электронный спектр, магнитные и оптические свойства. Выполнены LSDA+U-расчеты электронной структуры, мнимой части диэлектрической функции, полных магнитных моментов и магнитных моментов на атомах примеси. Рассчитаны диаграммы молекулярных орбиталей кластеров Ti3X (X=B, C, N); построены псевдопространственные изображения молекулярных орбиталей кластеров. На основе анализа полученных данных обсуждаются влияние легирования на природу возникновения фотокаталитической активности в видимой области спектра и особенности формирования ферромагнитных взаимодействий в легированном анатазе. Показано, что в ряду TiO2-yNy->TiO2-yCy->TiO2-yBy (y=1/16) следует ожидать повышения фотокаталитической активности за счет появления электронных возбуждений с участием примесных зон. Расчетные значения магнитных моментов для атомов бора и азота составляют 1 muB, тогда как примесные атомы углерода являются немагнитными.
  • Y. Matsumoto, M. Murakami, T. Hasegawa, T. Fukumura, M. Kawasaki, P. Ahmet, K. Nakajima, T. Chikyow, H. Koinuma. Appl. Surf. Sci. 189, 344 (2002)
  • M.S. Park, S.K. Kwon, B.I. Min. Physica B 328, 120 (2003)
  • N.H. Hong, J. Sakai, W. Prellier, A. Ruyter. Physica B 355, 295 (2005)
  • N.H. Hong, J. Sakai, A. Hassini. Appl. Phys. Lett. 84, 2602 (2004)
  • S.B. Ogale, R.J. Choudhary, J.P. Buban, S.E. Lofland, S.R. Shinde, S.N. Kale, V.N. Kulkarni, J. Higgins, C. Lanci, J.R. Simpson, N.D. Browning, S. Das Sarma, H.D. Drew, R.L. Greene, T. Venkatesan. Phys. Rev. Lett. 91, 077 205 (2003)
  • L.M. Huang, A.L. Rosa, R. Ahuja. Phys. Rev. B 74, 075 206 (2006)
  • J.-Y. Kim, J.-H. Park, B.-G. Park, H.-J. Noh, S.-J. Oh, J.S. Yang, D.-H. Kim, S.D. Bu, T.-W. Noh, H.-J. Lin, H.-H. Hsieh, C.T. Chen. Phys. Rev. Lett. 90, 017 401 (2003)
  • Л.А. Балагуров, Е.А. Ганьшина, С.О. Климонский, С.П. Кобелева, А.Ф. Орлов, Н.С. Перов, Д.Г. Яркин. Кристаллография 50, 740 (2005)
  • В.Н. Красильников, А.П. Штин, О.И. Гырдасова, Е.В. Поляков, Л.Ю. Булдакова, М.Ю. Янченко, В.М. Зайнуллина, В.П. Жуков. ЖНХ 55, 1 (2010)
  • В.М. Зайнуллина, В.П. Жуков, В.Н. Красильников, М.Ю. Янченко, Л.Ю. Булдакова, Е.В. Поляков. ФТТ 52, 253 (2010)
  • H. Tang, H. Berger, P.E. Schnid, F. Levy, G. Burri. Solid State Commun. 87, 847 (1993)
  • T. Story, R.R. Ga azka, R.B. Frankel, P.A. Wolff. Phys. Rev. Lett. 56, 777 (1986); P. azarczyk, T. Story, M. Arciszewska, R.R. Ga azka. J. Magn. Magn. Mater 169, 151 (1997)
  • T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura. Phys. Rev. B 63, 195 205 (2001)
  • P.W. Anderson, H. Hasegawa. Phys. Rev. 100, 675 (1955)
  • Z. Wilamowski. Acta Phys. Pol. A 77, 133 (1990)
  • J.M.D. Coey, M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald. Nature Mater. 4, 173 (2005)
  • V.M. Zainullina, M.A. Korotin, V.P. Zhukov. Physica B 405, 2110 (2010)
  • R. Janisch, N.A. Spaldin. Phys. Rev. B 73, 035 201 (2006)
  • V.I. Anisimov, M.A. Korotin, I.A. Nekrasov, A.S. Mylnikova, A.V. Lukoyanov, J.L. Wang, Z. Zeng. J. Phys.: Cond. Matter 18, 1695 (2006)
  • Y. Wang, D.J. Doren. Solid State Commun. 136, 142 (2005)
  • X. Du, Q. Li, H. Su, J. Yang. Phys. Rev. B 74, 233 201 (2006)
  • K.H. He, G. Zheng, G. Chen, T. Lu, M. Wan, G.F. Ji. Solid State Commun. 144, 54 (2007)
  • H. Pan, J.B. Yi, L. Shen, R.Q. Wu, J.H. Yang, J.Y. Lin, Y.P. Feng, J. Ding, L.H. Van, J.H. Yin. Phys. Rev. Lett. 99, 127 201 (2007)
  • L. Shen, R.Q. Wu, H. Pan, G.W. Peng, M. Yang, Z.D. Sha, Y.P. Feng. Phys. Rev. B 78, 073306-4 (2008)
  • X.J. Ye, W. Zhong, M.H. Xu, X.S. Qi, C.T. Au, Y.W. Du. Phys. Lett. A 373, 3684 (2009)
  • I.S. Elfimov, S. Yunoki, G.A. Sawatzky. Phys. Rev. Lett. 89, 216 403 (2002)
  • J. Osorio-Guillen, S. Lany, S.V. Barabash, A. Zunger. Phys. Rev. Lett. 96, 107 203 (2006)
  • M. Venkatesan, C.B. Fitzgerald, J.M.D. Coey. Nature 430, 630 (2004)
  • C. DasPemmaraju, S. Sanvito. Phys. Rev. Lett. 94, 217 205 (2005)
  • Y. Bay, Q. Chen. Phys. Status Solidi 2, 25 (2008)
  • R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga. Science 293, 269 (2001)
  • K. Yang, Y. Dai, B. Huang. Phys. Rev. B 76, 195 201 (2007)
  • C.Di Valentin, G. Pacchioni, A. Selloni. Phys. Rev. B 70, 085 116 (2004)
  • K. Yang, Y. Dai, B. Huang, M.-H. Whangbo. J. Phys. Chem. C 113, 2624 (2009)
  • C. Di Valentin, G. Pacchioni, A. Selloni. Chem. Mater. 17, 6656 (2005)
  • Q.K. Li, B. Wang, Y. Zheng, Q. Wang, H. Wang. Phys. Status Solidi 1, 217 (2007)
  • X.F. Wang, X.S. Chen, H.B. Shu, R.B. Dong, Y. Huang, W. Lu. Solid State Commun. 149, 1717 (2009)
  • J.G. Tao, L.X. Guan, J.S. Pan, C.H.A. Huan, L. Wang, J.L. Kuo, Z. Zhang, J.W. Chai, S.J. Wang. Appl. Phys. Lett. 95, 062 505 (2009)
  • Y. Bai, Q. Chen. Solid State Commun. 147, 169 (2008)
  • E. Finnazzi, C.Di Valentin, G. Pacchioni. J. Phys. Chem. C 113, 220 (2009)
  • M. Batzill, E.H. Morales, U. Diebold. Phys. Rev. Lett. 96, 026 103 (2006)
  • T. Lindgren, J.M. Mwabora, E. Avendano, J. Jonsson, A. Hoel, C.-G. Granqvist, S.-E. Lindquist. J. Phys. Chem. B 107, 5709 (2003)
  • V.I. Anisimov, F. Aryasetiawan, A.I. Lichtenstein. J. Phys.: Cond. Matter 9, 767 (1997)
  • Y. Matsumoto, M. Murakami, T. Shono, T. Hasegewa, T. Fukumura, M. Kawasaki, P. Ahmet, T. Chikyow, S. Koshihara, H. Koinuma. Science 291, 854 (2001)
  • O.K. Andersen, O. Jepsen. Phys. Rev. Lett. 53, 2571 (1984)
  • R. Hoffmann, W.N. Lipscomb. J. Chem. Phys. 36, 2179 (1962)
  • C.J. Howard, T.M. Sabina, F. Dickson. Acta Cryst. B 47, 462 (1991)
  • hhtp://www.quantum-espresso.org
  • F. Aryasetiawan, O. Gunnarsson. Phys. Rev. B 49, 7219 (1994)
  • V.P. Zhukov, F. Aryasetiawan, E.V. Chulkov, I.G. de Gurtubay, P.M. Echenique. Phys. Rev. B 64, 195 122 (2001)
  • R. Sanjines, H. Tang, H. Berger, F. Gozzo, G. Margaritondo, F. Levy. J. Appl. Phys. 75, 2945 (1994)
  • S.U.M. Khan, M. Al Shahry, W.B. Ingler. Science 297, 2243 (2002)
  • S. Sakthive. Angew. Chem. Int. Ed. 42, 4908 (2003)
  • H. Irie, Y. Watanabe, K. Hashimoto. J. Phys. Chem. B 107, 5483 (2003)
  • S. In, A. Orlov, R. Berg, F. Garcia, S. Pedrosa-Jimenez, M.S. Tikhov, D.S. Wright, R.M. Lambert. J. Am. Chem. Soc. 129, 13 790 (2007).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.