李凡生，余小英，唐文翰，房 慧,，王如志

(1.广西民族师范学院物理与电子工程学院，崇左 532200；2.北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124)

1 引 言

TiO2基材料化学性质稳定，环境友好、原料来源广，是一种广泛应用的功能材料，可应用于光学膜、气敏器件、抗菌材料、催化材料、二次电池等领域[1]。TiO2基晶体材料的三种晶体结构中锐钛矿的TiO2材料在常温下最为稳定，且具有光敏感性强的优点，光电性能优异，可以在光电子材料与器件领域广泛应用[1-3]。文献报道中常常采用引入缺陷、掺杂、多维复合、低维化和表面改性等方法优化TiO2材料的导电性能及光学性质，从而进一步拓展其光学应用范围。目前，采用较多的方法是用元素掺杂和组织调控来实现改性，通过本征缺陷、Li、V、N、F 、S、Co和Ag掺杂能优化TiO2材料的载流子迁移性质，提高电导率，提高其催化性质[4-9]。其作为光电子材料、光学膜材和光陷材料方面较多，在这些领域低维化较为普遍，然而在锐钛矿TiO2材料低维化研究方面还未见有其特征晶面形成和电子结构性质的研究报道，本工作通过超软赝势密度泛函理论的方法，系统研究了TiO2材料(100)晶面低维结构的形成、电子结构和光学性质。

2 计算方法与过程

图1 TiO2的(100)特征晶面示意图Fig.1 Schematic diagram for (100) characteristic plane of TiO2

图1是TiO2材料(100)晶面低维结构示意图，图中也标出了Ti原子和O原子的位置。为了得到TiO2材料(100)晶面低维材料结构模型，对其体材料锐钛矿结构TiO2材料进行切割，进而得到(100)典型晶面结构。为了最大化降低原子层间相互作用，在(100)典型晶面处设置1 nm厚度的真空层，以隔绝库仑作用，在此基础上进行相关计算分析。……