Intrinsic hole migration rates in TiO 2 from density functional theory

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 1, 2009, Pages 346-358

  Deskins, N Aaron ^a   Dupuis, Michel ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANATASE PHASE; CHARGE LOCALIZATIONS; CLUSTER CALCULATIONS; DENSITY FUNCTIONAL; DENSITY-FUNCTIONAL THEORIES; DIFFUSIVITIES; ELECTRON DIFFUSIVITIES; ELECTRON HOPPING; ELECTRON POLARONS; ELECTRONIC COUPLINGS; FORMATION OF HOLES; HARTREE-FOCK; HOLE MIGRATIONS; HOLE POLARONS; HOLE TRANSFERS; HOLE TRAPPING; LATTICE DISTORTIONS; OXYGEN SITES; QUANTUM MECHANICALS; REORGANIZATION ENERGIES; RUTILE AND ANATASE; RUTILE PHASE; SELF-INTERACTION ERRORS; THEORETICAL VALUES; THERMAL PROCESS; VALENCE ELECTRONS;

ACTIVATION ENERGY; ELECTRONS; HOLE MOBILITY; MOLECULAR OXYGEN; MOLECULAR PHYSICS; OXIDE MINERALS; PHASE INTERFACES; POLARONS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; TITANIUM DIOXIDE; TITANIUM OXIDES;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 65249124652     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp802903c     Document Type: Article

References (82)

1. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37.
2. Kalyanasundaram, K.; Gratzel, M. Coord. Chem. Rev. 1998, 177, 347.
3. Carp, O.; Huisman, C. L.; Reller, A. Prog. Solid State Chem. 2004, 32, 33.
4. Linsebigler, A. L.; Lu, G. Q.; Yates, J. T. Chem Rev. 1995, 95, 735.
5. Furube, A.; Asahi, T.; Masuhara, H.; Yamashita, H.; Anpo, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3120.
6. Frank, A. J.; Kopidakis, N.; van de Lagemaat, J. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1165.
7. Yagi, E.; Hasiguti, R. R.; Aono, M. Phys. ReV. B 1996, 54, 7945.
8. Nowotny, J.; Radecka, M.; Rekas, M. J. Phys. Chem. Solids 1997, 58, 927.
9. Bogomolov, V. N.; Kudinov, E. K.; Firsov, Y. A. Sov. Phys. Solid State 1968, 9, 2502.
10. Bogomolov, V. N.; Kudinov, E. K.; Mirlin, D. N.; Firsov, Y. A. Sov. Phys. Solid State 1968, 9, 1630.
11. Schelling, P. K.; Halley, J. W. Phys. ReV. B 2000, 62, 3241.
12. Nelson, J.; Chandler, R. E. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1181.
13. Shluger, A. L.; Stoneham, A. M. J. Phys.: Condens. Matter 1993, 5, 3049.
14. Holstein, T. Ann. Phys. 2000, 281, 725.
15. Austin, I. G.; Mott, N. F. Adv. Phys. 2001, 50, 757.
16. Honig, J. M. IBM J. Res. Dev. 1970, 14, 232.
17. Stoneham, A. M.; Gavartin, J.; Shluger, A. L.; Kimmel, A. V.; Ramo, D. M.; Ronnow, H. M.; Aeppli, G.; Renner, C. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 19.
18. Schirmer, O. F. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, R667.
19. Ohno, T.; Sarukawa, K.; Tokieda, K.; Matsumura, M. J. Catal. 2001, 203, 82.
20. Yan, M. C.; Chen, F.; Zhang, J. L.; Anpo, M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 8673.
21. Ohno, T.; Tokieda, K.; Higashida, S.; Matsumura, M. Appl. Catal. A 2003, 244, 383.
22. Wu, C. Y.; Yue, Y. H.; Deng, X. Y.; Hua, W. M.; Gao, Z. Catal. Today 2004, 863, 93-95.
23. Kawahara, T.; Konishi, Y.; Tada, H.; Tohge, N.; Nishii, J.; Ito, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 2811.
24. Hurum, D. C.; Agrios, A. G.; Gray, K. A.; Rajh, T.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4545.
25. Duzhko, V.; Timoshenko, V. Y.; Koch, F.; Dittrich, T. Phys. Rev. B 2001, 64, 075204.
26. Deskins, N. A.; Dupuis, M. Phys. ReV. B 2007, 75, 195212.
27. Qu, Z. W.; Kroes, G. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 8998.
28. Li, S. G.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 6646.
29. Kerisit, S.; Deskins, N. A.; Rosso, K. M.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7678.
30. Iordanova, N.; Dupuis, M.; Rosso, K. M. J. Chem. Phys. 2005, 123, 074710.
31. Iordanova, N.; Dupuis, M.; Rosso, K. M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 144305.
32. Rosso, K. M.; Dupuis, M. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7050.
33. Sicolo, S.; Palma, G.; Di Valentin, C.; Pacchioni, G. Phys. ReV. B 2007, 76, 075121.
34. Ramo, D. M.; Shluger, A. L.; Gavartin, J. L.; Bersuker, G. Phys. Rev. Lett. 2007, 99.
35. Maxisch, T.; Zhou, F.; Ceder, G. Phys. Rev. B 2006, 73, 104301.
36. Nolan, M.; Watson, G. W. Surf. Sci. 2005, 586, 25.
37. Mackrodt, W. C.; Middlemiss, D. S. J. Phys.: Condens. Matter 2004, 16, S2811.
38. Mackrodt, W. C.; Harrison, N. M.; Saunders, V. R.; Allan, N. L.; Towler, M. D. Chem. Phys. Lett. 1996, 250, 66.
39. McKenna, K. P.; Sushko, P. V.; Shluger, A. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8600.
40. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265.
41. Marcus, R. A. Rev. Mod. Phys. 1993, 65, 599.
42. Dogonadze, R. R. Theory of Molecular Electrode Kinetics. In Reactions of Molecules at Electrodes; Hush, N. S., Ed.; Wiley-Interscience: London, 1971; pp 135.
43. Ulstrup, J. Charge Transfer Processes in Condensed Media. In Lecture Notes in Chemistry; Springer: New York, 1979; Vol. 10; pp 175.
44. Brunschwig, B. S.; Logan, J.; Newton, M. D.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 5798.
45. Landau, L. Phys. Z. Sowjetunion 1932, 2, 24.
46. Zener, C. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1932, 137, 696.
47. Zener, C. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1933, 140, 660.
48. Porto, S. P. S.; Fleury, P. A.; Damen, T. C. Phys. Rev. 1967, 154, 522.
49. Gonzalez, R. J.; Zallen, R.; Berger, H. Phys. Rev. B 1997, 55, 7014.
50. Einstein, A. InVestigations on the Theory of the Brownian MoVement; Dover: New York, 1956.
51. Goodenough, J. B. Metallic Oxides. In Progress in Solid State Chemistry; Reiss, H., Ed., 1971; Vol. 5; pp 145.
52. Heikes, R. R.; Johnston, W. D. J. Chem. Phys. 1957, 26, 582.
53. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
54. Kresse, G.; Furthmuller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
55. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558.
56. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251.
57. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
58. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
59. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396.
60. Howard, C. J.; Sabine, T. M.; Dickson, F. Acta Crystallogr. B 1991, 47, 462.
61. Pinto, H.; Stashans, A. Phys. ReV. B 2002, 65, 134304.
62. Gavartin, J. L.; Shluger, A. L. Phys. ReV. B 2001, 64, 245111.
63. Liechtenstein, A. I.; Anisimov, V. I.; Zaanen, J. Phys. ReV. B 1995, 52, R5467.
64. Nolan, M.; Parker, S. C.; Watson, G. W. Surf. Sci. 2006, 600, 175.
65. Bader, R. F. W. Acc. Chem. Res. 1985, 18, 9.
66. Henkelman, G.; Arnaldsson, A.; Jonsson, H. Comput. Mater. Sci. 2006, 36, 354.
67. Farazdel, A.; Dupuis, M.; Clementi, E.; Aviram, A. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4206.
68. Aprá, E.; Windus, T. L.; Straatsma, T. P.; Bylaska, E. J.; de Jong, W.; Hirata, S.; Valiev, M.; Hackler, M.; Pollack, L.; Kowalski, K.; Harrison, R.; Dupuis, M.; Smith, D. M. A.; Nieplocha, J.; V., T.; Krishnan, M.; Auer, A. A.; Brown, E.; Cisneros, G.; Fann, G.; Fruchtl, H.; Garza, J.; Hirao, K.; Kendall, R.; Nichols, J.; Tsemekhman, K.; Wolinski, K.; Anchell, J.; Bernholdt, D.; Borowski, P.; Clark, T.; Clerc, D.; Dachsel, H.; Deegan, M.; Dyall, K.; Elwood, D.; Glendening, E.; Gutowski, M.; Hess, A.; Jaffe, J.; Johnson, B.; Ju, J.; Kobayashi, R.; Kutteh, R.; Lin, Z.; Littlefield, R.; Long, X.; Meng, B.; Nakajima, T.; Niu, S.; Rosing, M.; Sandrone, G.; Stave, M.; Taylor, H.; Thomas, G.; van Lenthe, J.; Wong, A.; Zhang, Z. NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, version 4.7; Pacific Northwest National Laboratory: Richland, WA 99352-0999, USA., 2005.
69. Kendall, R. A.; Apra, E.; Bernholdt, D. E.; Bylaska, E. J.; Dupuis, M.; Fann, G. I.; Harrison, R. J.; Ju, J. L.; Nichols, J. A.; Nieplocha, J.; Straatsma, T. P.; Windus, T. L.; Wong, A. T. Comput. Phys. Commun. 2000, 128, 260.
70. Schafer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571.
71. Andersson, D. A.; Simak, S. I.; Johansson, B.; Abrikosov, I. A.; Skorodumova, N. V. Phys. ReV. B 2007, 75.
72. Loschen, C.; Carrasco, J.; Neyman, K. M.; Illas, F. Phys. Rev. B 2007, 75, 035115.
73. Cho, E.; Han, S.; Ahn, H. S.; Lee, K. R.; Kim, S. K.; Hwang, C. S. Phys. Rev. B 2006, 73.
74. Kerisit, S.; Rosso, K. M. J. Chem. Phys. 2005, 123.
75. Sulimov, V. B.; Sushko, P. V.; Edwards, A. H.; Shluger, A. L.; Stoneham, A. M. Phys. Rev. B 2002, 66.
76. Bak, T.; Nowotny, J.; Rekas, M.; Sorrell, C. C. J. Phys. Chem. Solids 2003, 64, 1069.
77. Odier, P.; Baumard, J. F.; Panis, D.; Anthony, A. M. J. Solid State Chem. 1975, 12, 324.
78. Yahia, J. Phys. Rev. 1963, 130, 1711.
79. Bak, T.; Nowotny, M. K.; Sheppard, L. R.; Nowotny, J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12981.
80. Kotomin, E. A.; Eglitis, R. I.; Postnikov, A. V.; Borstel, G.; Christensen, N. E. Phys. ReV. B 1999, 60, 1.
81. Varnhorst, T.; Schirmer, O. F.; Krose, H.; Scharfschwerdt, R.; Kool, T. W. Phys. Rev. B 1996, 53, 116.
82. King, H. F.; Stanton, R. E.; Kim, H.; Wyatt, R. E.; Parr, R. G. J. Chem. Phys. 1967, 47, 1936.