The structure and energy of oxygen vacancy formation in clean and doped, very thin films of ZnO

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 111, Issue 34, 2007, Pages 12715-12722

  Pala, Raj Ganesh S ^a   Metiu, Horia ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSIS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; EXOTHERMIC REACTIONS; FILM THICKNESS; OXYGEN VACANCIES; STOICHIOMETRY; SUBSTITUTION REACTIONS; ZINC OXIDE;

EXOTHERMIC NATURE; GAS PHASE; INTERPLANAR DISTANCE; WURTZITE;

THIN FILMS;

EID: 34548598450     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp073424p     Document Type: Article

References (101)

1. Carnes, C. L.; Klabunde, K. J. Langmuir 2000, 16, 3764.
2. Chesnokov, V. V.; Bedilo, A. F.; Heroux, D. S.; Mishakov, I. V.; Klabunde, K. J. J. Catal. 2003, 218, 438.
3. Decker, S. P.; Klabunde, J. S.; Khaleel, A.; Klabunde, K. J. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 762.
4. Fenelonov, V. B.; Mel'gunov, M. S.; Mishakov, I. V.; Richards, R. M.; Chesnokov, V. V.; Volodin, A. M.; Klabunde, K. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 3937.
5. Heroux, D. S.; Volodin, A. M.; Zaikovski, V. I.; Chesnokov, V. V.; Bedilo, A. F.; Klabunde, K. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3140.
6. Jiang, Y.; Decker, S.; Mohs, C.; Klabunde, K. J. J. Catal. 1998, 180, 24.
7. Khaleel, A.; Kapoor. P. N.; Klabunde, K. J. Nanostrud. Mater. 1999, 11, 459.
8. Khaleel, A.; Li, W. F.; Klabunde, K. J. Nanostruct. Mater. 1999, 12, 463.
9. Khaleel, A. A.; Klabunde, K. J. Chem. Eur. J. 2002, 8, 3991.
10. Khaleel, A. A.; Klabunde, K. J. Chem. Eur. J. 2002, 8, 3991.
11. Klabunde, K. J.; Stark, J.; Koper, O.; Mohs, C.; Park, D. G.; Decker, S.; Jiang, Y.; Lagadic, I.; Zhang, D. J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 12142.
12. Lucas, E.; Decker, S.; Khaleel, A.; Seitz, A.; Fultz, S.; Ponce, A.; Li, W. F.; Carnes, C.; Klabunde, K. J. Chem. Eur. J. 2001, 7, 2505.
13. Mishakov, I. V.; Bedilo, A. F.; Richards, R. M.; Chesnokov, V. V.; Volodin, A. M.; Zaikovskii, V. I.; Buyanov, R. A.; Klabunde, K. J. J. Catal. 2002, 206, 40.
14. Mishakov, I. V.; Zaikovskii, V. I.; Heroux, D. S.; Bedilo, A. F.; Chesnokov, V. V.; Volodin, A. M.; Martyanov, I. N.; Filimonova, S. V.; Parmon, V. N.; Klabunde, K. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6982.
15. Mishakov, I. V.; Heroux, D. S.; Chesnokov, V. V.; Koscheev, S. G.; Mel'gunov, M. S.; Bedilo, A. F.; Buyanov, R. A.; Klabunde, K. J. J. Catal. 2005, 229, 344.
16. Rajagopalan, S.; Koper, O.; Decker, S.; Klabunde, K. J. Chem. Eur. J. 2002, 8, 2602.
17. Richards, R.; Li, W. F.; Decker, S.; Davidson, C.; Koper, O.; Zaikovski, V.; Volodin, A.; Rieker, T.; Klabunde, K. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4921.
18. Richards, R.; Mulukutla, R. S.; Mishakov, I.; Chesnokov, V.; Volodin, A.; Zaikovski, V.; Sun, N.; Klabunde, K. J. Scr. Mater. 2001, 44, 1663.
19. Stoimenov, P. K.; KIinger, R. L.; Marchin, G. L.; Klabunde, K. J. Langmuir 2002, 18, 6679.
20. Stoimenov, P. K.; Zaikovski, V.; Klabunde, K. J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12907.
21. Sun, N. J.; Klabunde, K. J. J. Catal. 1999, 185, 506.
22. Carrettin, S.; Concepcion, P.; Corma, A.; Nieto, J. M. L.; Puntes, V. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 2538.
23. Femandez-Garcia, M.; Martinez-Arias, A.; Hanson, J. C.; Rodriguez, J. A. Chem. Rev. 2004, 104, 4063.
24. Martinez-Arias, A.; Gamarra, D.; Femandez-Garcia, M.; Wang, X. Q.; Hanson, J. C.; Rodriguez, J. A. J. Catal. 2006, 240, 1.
25. Rolison, D. R. Science 2003, 299, 1698.
26. Ayyub, P.; Multani, M.; Barma, M.; Palkar, V. R.; Vijayaraghavan, R. J. Phys. C 1988, 21, 2229.
27. McHale, J. M.; Auroux, A.; Perrotta, A. J.; Navrotsky, A. Science 1997, 277, 788.
28. Vijay, A.; Mills, G.; Metiu, H. J. Chem. Phys. 2002, 117, 4509.
29. Palkar, V. R.; Ayyub, P.; Chattopadhyay, S.; Multani, M. Phys. Rev. B 1996, 53, 2167.
30. Ranade, M. R.; Navrotsky, A.; Zhang, H. Z.; Banfield, J. F.; Elder, S. H.; Zaban, A.; Borse, P. H.; Kulkarni, S. K.; Doran, G. S.; Whitfield, H. J. Proc Natl. Aca. Sci. U.S.A. 2002, 99, 6476.
31. Freeman, C. L.; Claeyssens, F.; Allan, N. L.; Harding, J. H. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 066102.
32. Ayyub, P.; Palkar, V. R.; Chattopadhyay, S.; Multani, M. Phys. Rev. B 1995, 51, 6135.
33. Zhang, X.; Wang, H.; Xu, B. Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9678.
34. Zhou, K. B.; Wang, X.; Sun. X. M.; Peng, Q.; Li, Y. D. J. Catal. 2005, 229, 206.
35. Hungria, A. B.; Fernandez-Garcia, M.; Anderson, J. A.; Martinez-Arias, A. J. Catal. 2005, 235, 262.
36. Huang, W. J.; Fang, G. C.; Wang, C. C. Colloids Surf. A 2005, 260, 45.
37. Kantam, M. L.; Kumar, K. B. S.; Sridhar, C. Adv. Synth. Catal. 2005, 347, 1212.
38. Molchanov, V. V.; Buyanov, R. A.; Tsybulya, S. V.; Kryukova, G. N.; Shmakov, A. N.; Boronin, A. I.; Volodin, A. M. Kinet. Catal. 2004, 45, 684.
39. Perez-Lopez, O. W.; Farias, A. C.; Marcilio, N. R.; Bueno, J. M. C Mater. Res. Bull. 2005, 40, 2089.
40. Sarvari, M. H.; Sharghi, H. J. Org. Chem. 2004, 69, 6953.
41. Sarvari, M. H.; Sharghi, H. Tetrahedron 2005, 61, 10903.
42. Tamaddon, F.; Amrollahi, M. A.; Sharafat, L. Tetrahedron Lett. 2005, 46, 7841.
43. Zhang, H. S.; Wang, J. X.; Driscoll, D. J.; Lunsford, J. H. J. Catal. 1988, 112, 366.
44. Ayastuy, J. L.; Gutierrez-Ortiz, M. A.; Gonzalez-Marcos, J. A.; Aranzabal, A.; Gonzalez-Velasco, J. R. Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 41.
45. Erena, J.; Garona, R.; Arandes, J. M.; Aguayo, A. T.; Bilbao, J. Catal. Today 2005, 107-08, 467.
46. Hou, S. C.; Liu, L. T.; Kou, Y. Wuli Huaxue Xuebao 2006, 22, 1040.
47. Kuusisto, J.; Mikkola, J. P.; Casai, P. P.; Karhu, H.; Varyrynen, J.; Salmi, T. Chem. Eng. J. 2005, 115, 93.
48. Mann, R. F.; Amphlett, J. C.; Peppley, B.; Thurgood, C. P. Int. J. Chem. React. Eng. 2004, 2, 2.
49. Mishra, B. G.; Rao, G. R.; Poongodi, B. Proc. Ind. Acad. Sci. Chem. Sci. 2003, 115, 561.
50. Mishra, B. G.; Rao, G. R. J. Mol. Catal. A: Chem. 2006, 243, 204.
51. Mo, L. Y.; Zheng, X. M.; Yeh, C T. ChemPhysChem 2005, 6, 1470.
52. Ronning, M.; Huber, F.; Meland, H.; Venvik, H.; Chen, D.; Holmen, A. Catal. Today 2005, 100, 249.
53. Saravanamurugan, S.; Palanichamy, A.; Arabindoo, B.; Murugesan, V. Catal. Commun. 2005, 6, 399.
54. Wilmer, H.; Kurtz, M.; Klementiev, K. V.; Tkachenko, O. P.; Grunert, W.; Hinrichsen, O.; Birkner, A.; Rabe, S.; Merz, K.; Driess, M.; Woll, C.; Muhler, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 4736.
55. Yong-Feng, L.; Xin-Fa, D.; Wei-Ming, L. Int. J. Hydrogen Energy 2004, 29, 1617.
56. Matsuura, I.; Utsumi, Y.; Nakai, M.; Doi, T. Chem. Lett. 1986, 1981.
57. Bartholomew, C H.; Farrauto, R. J. Industrial catalytic processes; John Wiley & Sons: New York, 2006.
58. Rase, H. F. Handbook of Commercial Catalysts: Heterogeneous Catalysts; CRC: Boca Raton, FL, 2000.
59. Mars, P.; van Krevelen, P. W. Chem. Eng. Sci. 1954, 3, 41.
60. Sachtler, W. M. H.; Dorgelo, G. J. H.; Fahrenfort, J.; Voorhoeve, R. J. H. Correlation between catalytic and thermodynamic parameters of transition metal oxides. In Proc Int. Congr. Catal, 4th 1968, 454.
61. Cimino, A.; Stone, F. S. Adv. Catal. 2002, 47, 141.
62. Chretien, S.; Metiu, H. Catal. Lett. 2006, 107, 143.
63. Shapovalov, V.; Metiu, H. J. Catal. 2007, 245, 105.
64. Baidya, T.; Gayen, A.; Hegde, M. S.; Ravishankar, N.; Dupont, L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 5262.
65. Bera, P.; Priolkar, K. R.; Sarode, P. R.; Hegde, M. S.; Emura, S.; Kumashiro, R.; Lalla, N. P. Chem. Mater. 2002, 14, 3591.
66. Bera, P.; Gayen, A.; Hegde, M. S.; Lalla, N. P.; Spadaro, L.; Frusteri, F.; Arena, F. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6122.
67. Bera, P.; Malwadkar, S.; Gayen, A.; Satyanarayana, C. V. V.; Rao, B. S.; Hegde, M. S. Catat. Lett. 2004, 96, 213.
68. Dutta, G.; Waghmare, U. V.; Baidya, T.; Hegde, M. S.; Priolkar, K. R.; Sarode, P. R. Catal. Lett. 2006, 108, 165.
69. Dutta, G.; Waghmare, U. V.; Baidya, T.; Hegde, M. S.; Priolkar, K. R.; Sarode, P. R. Chem. Mater. 2006, 18, 3249.
70. Zhao, S.; Gorte, R. J. Appl. Catal. A 2003, 248, 9.
71. Wachs, I. E. Catal. Today 2004, 100, 79.
72. Chen, Y. Z.; Liaw, B. J.; Huang, C. W. Appl. Catal. A 2006, 302, 168.
73. Fu, Q.; Deng, W. L.; Saltsburg, H.; Flytzani-Stephanopoulos, M. Appl. Catal. B 2005, 56, 57.
74. Venezia, A. M.; Pantaleo, G.; Longo, A.; Di Carlo, G.; Casaletto, M. P.; Liotta, F. L.; Deganello, G. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2821.
75. Ricote, S.; Jacobs, G.; Milling, M.; Ji, Y. Y.; Patterson, P. M.; Davis, B. H. Appl. Catal. A 2006, 303, 35.
76. Perez-Alonso, F. J.; Melian-Cabrera, I.; Granados, M. L.; Kapteijn, F.; Fierro, J. L. G. J. Catal. 2006, 239, 340.
77. Nguyen, T. B.; Deloume, J. P.; Perrichon, V. Appl. Catal. A 2003, 249, 273.
78. Shan, W. J.; Feng, Z. C.; Li, Z. L.; Jing, Z.; Shen, W. J.; Can, L. J. Catal. 2004, 228, 206.
79. Hutchings, G. J.; Hall, M. S.; Carley, A. F.; Landon, P.; Solsona, B. E.; Kiely, C. J.; Herzing, A.; Makkee, M.; Moulijn, J. A.; Overweg, A.; Fierro-Gonzalez, J. C.; Guzman, J.; Gates, B. C. J. Catal. 2006, 242, 71.
80. Guzman, J.; Carrettin, S.; Corma, A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3286.
81. Guzman, J.; Gates, B. C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 2672.
82. Guzman, J.; Gates, B. C. J. Catal. 2004, 226, 111.
83. Idriss, H.; Barteau, M. A. Adv. Catal. 2000, 45, 261.
84. Haber, J. Oxygen in chemistry. In press.
85. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
86. Kresse, G.; Furthmueller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
87. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
88. Kresse, G.; Dulub, O.; Diebold, U. Phys. Rev. B 2003, 68.
89. Dulub, O.; Diebold, U.; Kresse, G. Phys. Rev. Lett. 2003, 90.
90. Perdew, J. P.; Chevary, J. A.; Vosko, S. H.; Jackson, K. A.; Pederson, M. R.; Singh, D. J.; Fiolhais, C. Phys. Rev. B 1992, 46, 6671.
91. Makov, G.; Payne, M. C. Phys. Rev. B 1995, 51, 4014.
92. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188.
93. Janotti, A.; Van de Walle, C. G. Appl. Phys. Lett. 2005, 87.
94. Zhang, Y.; Kolmakov, A.; Chretien. S.; Metiu. H.; Moskovits, M. Nano Lett. 2004, 4, 403.
95. Bates, C. H.; White, W. B.; Roy, R. Science 1962, 137, 993.
96. Meyer, B.; Marx, D. Phys. Rev. B 2003, 67, 035403.
97. Kresse, G.; Dulub. O.; Diebold. U. Phys. Rev. B 2003, 68, 245409.
98. Dean, J. A. Lange's Handbook of Chemistry, 14th ed.; McGraw-Hill, Inc.: New York, 1992.
99. Metiu, H. Physical Chemistry: Thermodynamics; Taylor & Francis: New York, 2006.
100. Meyer, B.; Marx, D. Phys. Rev. B 2003, 67.
101. Samsonov, G. V. The oxide handbook; IFI/Plenum: New York, 1982.