Electronic properties of rutile TiO2 with nonmetal dopants from first principles

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 16, 2011, Pages 8274-8282

  Han, Xiaoping ^a   Shao, Guosheng ^a  

^a UNIVERSITY OF BOLTON   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BAND GAP REDUCTION; BAND GAPS; CO-DOPED; CO-DOPING; FIRST-PRINCIPLES; FIRST-PRINCIPLES DENSITY FUNCTIONAL THEORY; FORBIDDEN GAPS; INTERMEDIATE BANDS; INTERMEDIATE STATE; N-DOPING; OPTICAL ABSORPTION; OPTICAL ABSORPTION EDGE; ORBITALS; PHOTO-CATALYTIC; RED SHIFT; RUTILE TIO; STEPPING STONE; TIO; VALENCE ELECTRON; VISIBLE LIGHT;

ABSORPTION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON MOBILITY; ELECTRONIC PROPERTIES; LIGHT ABSORPTION; OXIDE MINERALS;

DOPING (ADDITIVES);

EID: 79955425431     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp1106586     Document Type: Article

References (75)

1. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38
2. Hoffmann, M. R.; Martins, S. T.; Choi, W.; Bahnemann, D. W. Chem. Rev. 1995, 95, 69-96
3. Xu, A. W.; Gao, Y.; Liu, H. Q. J. Catal. 2002, 207, 151-157
4. Ni, M.; Leung, M. K. H.; Leung, D. Y. C.; Sumathy, K. Renewable Sustainable Energy Rev. 2007, 11, 401-425
5. Regan, O.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737-740
6. Kay, A.; Gratzel, M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1996, 44, 99-117
7. Dvoranova, D.; Brezova, V.; Mazur, M.; Malati, M. A. Appl. Catal., B 2002, 37, 91-105
8. Yong, L.; Fu, P. F.; Dai, X. G.; Du, Z. W. Prog. Chem. 2004, 16, 738-746
9. Choi, W.; Termin, A.; Hoffmann, M. R. J. Phys. Chem. 1994, 98, 13669-13679
10. Shao, G. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18677-18685
11. Anpo, M.; Takeuchi, M. J. Catal. 2003, 216, 505-516
12. Errico, L. A.; Renteria, M.; Weissmann, M. Phys. Rev. B 2005, 72, 184425
13. Mardare, D.; Nica, V.; Teodorescu, C. M.; Macovarei, D. Surf. Sci. 2007, 601, 4479-4483
14. Liau, L. C. K.; Lin, C. C. Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 8798-8801
15. Kim, K. J.; Park, Y. R.; Lee, J. H.; Choi, S. L.; Lee, H. J.; Kim, C. S.; Park, J. Y. J. Magn. Magn. Mater. 2007, 316, e215-e218
16. Shao, G. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6800-6808
17. Asahi, R.; Morikawa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science 2001, 293, 269-271
18. Khan, S. U. M.; Al-Shahry, M.; Ingler, W. B. Science 2002, 297, 2243-2245
19. Sakthivel, S.; Kisch, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 4908-4911
20. Yu, J.; Ho, W.; Jiang, Z.; Zhang, L. Chem. Mater. 2002, 14, 3808-3816
21. Umebayshi, T.; Yamaki, T.; Yamamoto, S.; Miyashita, A.; Tanaka, S.; Sumita, T.; Asai, K. J. Appl. Phys. 2003, 93, 5156-5160
22. Irie, H.; Watanabe, Y.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5483-5486
23. Sato, S. Chem. Phys. Lett. 1986, 123, 126-128
24. Sakthivel, S.; Janczarek, M.; Kisch, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19384-19387
25. Diwald, O.; Thompshon, T. L.; Zubkov, T.; Goralski, E. G.; Walck, S. D.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6004-6008
26. Miyauchi, M.; Ikezawa, A.; Tobimatsu, H.; Irie, H.; Hashimoto, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 865-870
27. Gole, J. L.; Stout, J. D.; Burda, C.; Lou, Y.; Chen, X. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1230-1240
28. Lindgren, T.; Mwabora, J. M.; Avendano, E.; Jonsson, J.; Hoel, A.; Granqvist, C. G.; Lindquist, S. E. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5709-5716
29. Sakthivel, S.; Kisch, H. ChemPhysChem 2003, 4, 487-490
30. Irie, H.; Washizuka, S.; Yoshino, N.; Hashimoto, K. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2003, 11, 1298-1299
31. Lee, J. Y.; Park, J.; Cho, J. H. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 011904
32. Lee, D. H.; Cho, Y. S.; Yi, W. I.; Kim, T. S.; Lee, J. K.; Jung, H. J. Appl. Phys. Lett. 1995, 66, 815-816
33. Saha, N. C.; Tompkina, H. G. J. Appl. Phys. 1992, 72, 3072-3079
34. Morikawa, T.; Asahi, R.; Ohwaki, T.; Aoki, A.; Taga, Y. Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 2001, 40, L561-L563
35. Subbarao, S. N.; Yun, Y. H.; Kershaw, R.; Dwinghta, K.; Wold, A. Inorg. Chem. 1979, 18, 488-492
36. Hattori, A.; Yamamoto, M.; Tada, H.; Ito, S. Chem. Lett. 1998, 27, 707-708
37. Yamaki, T.; Sumita, T.; Yamamoto, S. J. Mater. Sci. Lett. 2002, 21, 33-35
38. Yang, K.; Dai, Y.; Huang, B. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18985-18994
39. Burda, C.; Lou, Y.; Chen, X.; Samia, A. C. S.; Stout, J.; Gole, J. L. Nano Lett. 2003, 3, 1049-1051
40. Long, M.; Cai, W.; Wang, Z.; Liu, G. Chem. Phys. Lett. 2006, 420, 71-76
41. Labat, F.; Baranek, P.; Domain, C.; Minot, C.; Adamo, C. J. Chem. Phys. 2007, 126, 154703
42. Di Valenti, C.; Finazzi, E.; Pacchioni, G.; Selloni, A.; Livraghi, S.; Paganini, M. C.; Giamello, E. Chem. Phys. 2007, 339, 44-56
43. Islam, M. M.; Bredow, T.; Gerson, A. Phys. Rev. B 2007, 76, 045217
44. Wilson, N. C.; Grey, I. E.; Russo, S. P. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 10915-10922
45. Cho, E.; Han, S.; Ahn, H. S.; Lee, K. R.; Kim, S. K.; Hwang, C. S. Phys. Rev. B 2006, 73, 193202
46. Lee, C.; Ghosez, P.; Gonze, X. Phys. Rev. B 1994, 50, 13379-13387
47. Glassford, K. M.; Chelikowsky, J. R. Phys. Rev. B 1992, 46, 1284-1298
48. Choi, Y.; Umebayashi, T.; Yoshikawa, M. J. Mater. Sci. 2004, 39, 1837-1839
49. Mozia, S.; Tomaszewska, M.; Kosowska, B.; Grzmil, B.; Morawski, A. W.; Kalucki, K. Appl. Catal., B 2005, 55, 195-200
50. Wawrzyniak, B.; Morawski, A. W. Appl. Catal., B 2006, 62, 150-158
51. Ihara, T.; Miyoshi, M.; Iriyama, Y.; Matsumoto, O.; Sugihara, S. Appl. Catal., B 2003, 42, 403-409
52. Li, H.; Li, J.; Huo, Y. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1559-1565
53. Kuroda, Y.; Mori, T.; Yagi, K.; Makihata, N.; Kawahara, Y.; Nagao, M.; Kittaka, S. Langmuir 2005, 21, 8026-8034
54. Miao, L.; Tanemura, S.; Watanabe, H.; Mori, Y.; Kaneko, K.; Toh, S. J. Cryst. Growth 2004, 260, 118-124
55. Mi, L.; Xu, P.; Shen, H.; Wang, P.; Shen, W. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 171909
56. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1993, 47, 558-561
57. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251-14269
58. Blochl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
59. Abrahams, S. C.; Bernstein, J. L. J. Chem. Phys. 1971, 55, 3206-3211
60. Villars, P.; Calvert, L. D., Eds. Person's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases, 2nd ed.; ASM International: Materials Park, OH, 1991.
61. Burdett, J. K.; Hughbanks, T.; Miller, G. J.; Richardson, J. W., Jr.; Smith, J. V. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3639-3646
62. Anisimov, V. I.; Zaanen, J.; Andersen, O. K. Phys. Rev. B 1991, 44, 943-954
63. Anisimov, V. I.; Solovyev, I. V.; Korotin, M. A.; Czyzyk, M. T.; Sawatzky, G. A. Phys. Rev. B 1993, 48, 16929-16934
64. Dudarev, S. L.; Botton, G. A.; Savrasov, S. Y.; Humphreys, C. J.; Sutton, A. P. Phys. Rev. B 1998, 57, 1505-1509
65. Ceperley, D. M.; Alder, B. J. Phys. Rev. Lett. 1980, 45, 566-569
66. Deskins, N. A.; Dupuis, M. Phys. Rev. B 2007, 75, 195212
67. Woicik, J. C.; Nelson, E. J.; Kronik, L.; Jain, M.; Chelikowsky, J. R.; Heskett, D.; Berman, L. E.; Herman, G. S. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 077401
68. Kowalczyk, P.; McFeely, F. R.; Ley, L.; Gritsyna, V. T.; Shirley, D. A. Solid State Commun. 1977, 23, 161-169
69. Finkelstein, L. D.; Kurmaev, E. Z.; Korotin, M. A.; Moewes, A.; Schneider, B.; Butorin, S. M.; Guo, J. H.; Nordgren, J.; Hartmann, D.; Neumann, M.; Ederer, D. L. Phys. Rev. B 1999, 60, 2212-2217
70. Finkelstein, L. D.; Zabolotzky, E. I.; Korotin, M. A.; Shamin, S. N.; Butorin, S. M.; Kurmaev, E. Z.; Nordgren, J. X-Ray Spectrom. 2002, 31, 414-418
71. Shannon, R. D.; Prewitt, C. T. Acta Crystallogr., Sect B 1969, 25, 925-946
72. Diwald, O.; Thompson, L.; Goralski, E. G.; Walck, S. D.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 52-57
73. Valentin, C. D.; Pacchioni, G.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2004, 70, 085116
74. West, A. R. Basic Solid State Chemistry; John Wiley: Chichester, U.K., 1999.
75. Yamamoto, T. Thin Solid Films 2002, 420-421, 100-106