SrTiO3材料中氧空位的密度泛函理论

摘要：

计算了SrTiO3-δ(δ=0,δ=0.125)体系电子结构,分析了氧空位对SrTiO3晶体的价键结构、能带、态密度、分波态密度、差分电荷密度的影响.所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:当氧空位浓度δ=0.125时,空位在母体化合物SrTiO3中引入了大量的传导电子,费米能级进入导带,体系显示金属型导电性.由于空位掺杂,导带底附近的态密度发生了畸变,刚性能带模型不再适合描述SrTiO2.875体系.同时,在导带底附近距离费米能级0.3eV处引入了空位能级,这和实验测得的SrTiO3材料内中性氧空位的电离能约为0.4eV相符.此外,Mulliken布局分析、分波态密度和差分电荷密度分析表明,该空位能级主要由与其最近邻的两个Ti原子的3d电子态贡献,并且由该空位引入的导电电子大部分都局域在空位最近邻的两个Ti原子周围.最后,计算了三种典型平衡条件下SrTiO3晶体内中性氧空位的形成能.

关键词：第一性原理计算、氧空位、电子结构、形成能

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分类号：TN304.02(半导体技术)

资助基金：陕西省自然科学基金2005F06

在线出版日期：2008-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：572-579