金红石型二氧化钛中缺陷的电子结构及其输运性质研究

目录

声明

第一章 绪论

1.1 缺陷化学与半导体器件

1.2 阻变存储器件中的缺陷化学

1.2.1 电子输运阻变模型

1.2.2 离子输运阻变模型

1.2.3 阻变存储器件建模与仿真

1.3 本文主要研究内容

第二章 晶体中缺陷性质的计算方法

2.1 晶体中的缺陷

2.1.1 平衡态与缺陷

2.1.2 质量反应方程与离子扩散

2.1.3 缺陷扩散输运的方式

2.1.4 扩散常数的微观解释

2.1.5 缺陷类型及其表示法

2.1.6 缺陷化学研究方法

2.2 密度泛函理论框架

2.2.1 从波函数到电子密度

2.2.2 Hohenberg-Kohn定理

2.2.3 Kohn-Sham 方程

2.2.4 交换关联泛函

2.2.5 密度泛函理论的精确度及改进方法

2.2.6 Quantum-ESPRESSO软件包介绍

2.3 电子关联作用与DFT+U修正模型

2.3.1 Hubbard模型与DFT+U方法

2.3.2 线性响应方法计算U参数

2.3.3 外推法

2.4 缺陷扩散输运与过渡态搜索

2.5 本章小结

第三章 金红石中本征缺陷的电子结构

3.1 金红石中的缺陷

3.2 计算模型与方法

3.2.1 通用计算参数

3.2.2 能带修正

3.3 本征缺陷的电子结构

3.3.1 氧空位缺陷的电子结构

3.3.2 钛间隙缺陷的电子结构

3.3.3 钛空位缺陷的电子结构

3.4 氧空位缺陷的电子结构的进一步探索

3.4.1 极化子位置与局域能级

3.4.2 氧空位浓度对极化结构稳定性的影响

3.5 本章小结

第四章 金红石中本征缺陷输运机制

4.1 计算模型与方法

4.2 弗伦克尔缺陷形成能

4.2.1 钛空位-钛间隙弗伦克尔缺陷对

4.2.2 氧空位-氧间隙弗伦克尔缺陷对

4.3 本征缺陷输运势垒

4.3.1 氧空位输运路径

4.3.2 钛间隙输运路径

4.3.3 钛空位输运路径

4.3.4 氧间隙输运路径

4.4 本章小结

第五章 金红石中异种元素掺杂行为及其扩散输运性质

5.1 计算模型与方法

5.2 掺杂元素位置

5.3 掺杂元素输运机制

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 论文工作总结

6.2 课题研究展望

致 谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果