金红石TiO_2晶体中F型色心电子结构及其吸收光谱研究

摘要

运用F型色心的类氢离子波函数结合电荷自洽离散变分方法 ,对TiO2 晶体中F型色心的电子结构进行了计算 ,并利用能量最小原理优化了色心格点周围的Ti,O离子结构 ,得到了TiO2 晶体中F ,F+ 和F2 + 心的能带、态密度 ,并讨论了色心的光学跃迁模式。计算结果表明 ,F ,F+心在TiO2 晶体的禁带中引入了施主能级 ,F2 + 心在禁带中引入了浅受主能级 ,F和F+ 心的光学跃迁能分别是 0 85eV ,1 6 7eV .经还原后的TiO2 晶体 ,在光吸收实验中测到的 1 7μm(0 75eV) ,76 0nm(1 6 1eV)两个峰分别是由于还原过程中形成的F和F+ 心的吸收峰 ,并存在着F→F+ 的转型过程。