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.