Издателям
Вышедшие номера
Динамика процессов электрон-дырочной рекомбинации и захвата носителей в анатазе, легированном бором, углеродом или азотом
Жуков В.П.1, Chulkov E.V.2
1Институт химии твердого тела Уральского oтделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Basque Country University, San Sebastian, Spain
Email: Zhukov@ihim.uran.ru
Поступила в редакцию: 18 февраля 2013 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2013 г.

Методом теории возмущений выполнено первопринципное исследование процессов безызлучательной рекомбинации электрон-дырочных пар и связывания возбужденных носителей тока с примесными атомами в анатазе, легированном бором, углеродом, азотом. В качестве возмущения использован динамически экранированный потенциал межэлектронного взаимодействия, вычисленный в приближении случайных фаз. Показано, что при легировании бором и углеродом наиболее вероятными являются обменные процессы, при которых происходит связывание электронов с примесным атомом, а при легировании азотом наиболее вероятны обменные процессы, в результате которых с примесным атомом связываются дырки. Данные процессы происходят во временном интервале менее 2 fs. Далее следуют процессы потери энергии несвязанных электронов и дырок на генерацию фононов. Для случая легирования азотом выполнена оценка времени данного процесса, около 300 fs. Для образующихся при этом экситонов произведены оценки энергии кванта люминесценции и энергии связи электронов или дырок с примесным атомом. Обсуждается соответствие расчетных данных результатам экспериментов по фотокатализу на поверхности N-легированного анатаза.
  1. A. Yamamoto, Т. Kido, Т. Goto, Y. Chen, Т. Yao, A. Kasuya. Appl. Phys. Lett. 75, 469 (1999)
  2. C.-K. Sun, S.-Z. Sun, K.-H. Lin, K.Y.-J. Zhang, H.-L. Liu, S.-C. Liu, J.-J. Wu. Appl. Phys. Lett. 87, 023 106 (2005)
  3. X. Wen, J. Davis, D. Mc Donald, L. Dao, P. Hannaford, V. Coleman, H. Tan, С. Jagadish, K. Koike, S. Sasa. Nanotechnology 18, 315 403 (2007)
  4. E. Hendry, M. Koeberg, M. Bonn. Phys. Rev. В 76, 045 214 (2007)
  5. Q. Shen, K. Katayama, M. Yamaguchi, T. Sawada, T. Toyoda. Thin Solid Films 486, 15 (2005)
  6. Q. Shen, К. Katayama, Т. Sawada, M. Yamaguchi, Y. Kumagai, T. Toyoda. Chem. Phys. Lett. 419, 464 (2006)
  7. V. Zhukov, P. Echenique, E. Chulkov. Phys. Rev. В 82, 094 302 (2010)
  8. V. Zhukov, E. Chulkov. J. Phys.: Cond. Matter 22, 435 802 (2010)
  9. V. Zhukov, V. Tyuterev, E. Chulkov. J. Phys.: Cond. Matter 24, 405 802 (2012)
  10. В.П. Жуков, В.Г. Тютерев. ФТТ 54, 11, 27 (2012)
  11. М. Henderson. Surf. Sci. Rep. 66, 185 (2011)
  12. F. Bertram, J. Christen, A. Dadgar, A. Krost. Appl. Phys. Lett. 90, 041 917 (2007)
  13. A. Amtout, R. Lionelly. Phys. Rev. В 51, 6842 (1995)
  14. Т. Sekiya, M. Tasaki, K. Wakabayashi, S. Kurita. J. Lumin. 108, 69 (2004)
  15. K. Fujihara, S. Izumi, T. Ohno, M. Matsumura. J. Photochem. Photobiology A 132, 99 (2000)
  16. H. Ghosh, S. Adhikari. Langmuir 17, 4129 (2001)
  17. T. Tachikawa, S. Tojo, M. Fujitsuka, T. Sekino, T. Majima. J. Phys. Chem. В 110, 14 055 (2006)
  18. X. Yang, N. Tamai. Phys. Chem. Chem. Phys. 3, 3393 (2001)
  19. Y. Tamaki, A. Furube, M. Murai, К. Нага, R. Katoh, M. Tachiya. Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 1453 (2007)
  20. V. Zhukov, E. Chulkov. Phys. Status Solidi 249, 5, 1063 (2012)
  21. R. Loudon. The quantum theory of light. Oxford University Press Inc., N.Y. (1983) 487 p
  22. R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga. Science 293, 269 (2001)
  23. В.Н. Красильников, А.П. Штин, О.В. Гырдасова, Е.В. Поляков, Л.Ю. Булдакова, М.Ю. Янченко, В.М. Зайнуллина, В.П. Жуков. ЖНХ 55, 8, 1258 (2010)
  24. A.R. Beattie, Р.Т. Landsberg. Proc. Roy. Soc. Lond. A 249, 16 (1959)
  25. S. Picozzi, R. Asahi, A. Freeman. J. Comput. Electron. 2, 197 (2003)
  26. F. Aryasetiawan, O. Gunnarsson. Phys. Rev. В 49, 16 214 (1994)
  27. F. Aryasetiawan, O. Gunnarsson. Rep. Prog. Phys. 61, 237 (1998)
  28. V.P. Zhukov, E. Chulkov, P. Echenique. Phys. Rev. В 65, 115 116 (2002)
  29. V.P. Zhukov, E. Chulkov, P. Echenique. Phys. Rev. Lett. 93, 9, 096 401 (2004)
  30. N. Feng, A. Zheng, Q. Wang, P. Ren, X. Gao, S.-B. Liu, Z. Shen, T. Chen, F. Deng. J. Phys. Chem. С 115, 2709 (2011)
  31. http://www.quantum-espresso.org; http://www.pwscf.org (2010)
  32. M. Murakami, Y. Matsumoto, K. Nakajima, T. Makino, Y. Segawa, T. Chikyow, P. Ahmet, M. Kawasaki, H. Koinuma, Appl. Phys. Lett. 78, 2664 (2001)
  33. H. Irie, Y. Watanabe, K. Hashimoto. J. Phys. Chem. В 107, 5483 (2003)
  34. M. Mrowetz, W. Balcerski, A. Colussi, M. Hoffmann. J. Phys. Chem. В 108, 17 269 (2004)
  35. H. Fu, L. Zhang, S. Zhang, Y. Zhu, J. Zhao. J. Phys. Chem. В 110, 3061 (2006)
  36. Т. Tachikawa, M. Fujitsuka, T. Majima. J. Phys. Chem. С 111, 5259 (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.