Analysis of intrinsic defects in CeO 2 using a koopmans-like GGA+ U approach

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 3, 2012, Pages 2443-2452

  Keating, Patrick R L ^a   Scanlon, David O ^a   Morgan, Benjamin J ^a   Galea, Natasha M ^a   Watson, Graeme W ^a  

^a TRINITY COLLEGE DUBLIN   (Ireland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AB INITIO; COULOMBIC INTERACTIONS; DILUTE LIMIT; FITTING PROCEDURE; FORMATION ENERGIES; GENERALIZED GRADIENT APPROXIMATIONS; INTERSTITIALS; INTRINSIC DEFECTS; INTRINSIC FERROMAGNETISM; LOCALIZED ELECTRONS; LOCALIZED HOLES; NANO-SIZED; OXYGEN-POOR; OXYGEN-RICH CONDITIONS; P-TYPE; PEROXIDE IONS; PRESSURE DEPENDENCE; RELATIVE ABUNDANCE;

CERIUM; DEFECTS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; OXYGEN;

OXYGEN VACANCIES;

EID: 84856345297     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2080034     Document Type: Article

References (113)

1. Deng, W. L.; Carpenter, C.; Yi, N.; Flytzani-Stephanopoulos, M. Top. Catal. 2007, 44, 199-208
2. Jacobson, A. J. Chem. Mater. 2010, 22, 660-674
3. Khodadadi, A.; Mohajersadeh, S. S.; Mortazavi, Y.; Miri, A. M. Sens. Actuators, B 2001, 80, 267-271
4. Guo, J. X.; Yuan, S. H.; Gong, M. C.; Zhang, L.; Zhang, J, L.; Zhao, M.; Chen, Y. Q. Acta Chim. Sin. 2007, 10, 937-942
5. Krishna, K.; Bueno-Lopez, A.; Makkee, M.; Moulijn, J. A. Top. Catal. 2007, 42-43, 221-228
6. Nunan, J. G.; Cohn, M. J.; Dormer, J. T. Catal. Today 1992, 14, 277-291
7. Zhou, K.; Wang, X.; Sun, X.; Peng, Q.; Li, Y. J. Catal. 2005, 229, 206-212
8. Si, R.; Flytsani-Stephanopoulos, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 2884-7
9. Panagiotopoulou, P.; Papavasiliou, J.; Avgouropoulos, G.; Ioannides, T. Chem. Eng. J. 2007, 134, 16-22
10. Camellone, M. F.; Fabris, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10473-10483
11. Ganduglia-Pirovano, M. V.; Popa, C.; Sauer, J.; Abbott, H.; Uhl, A.; Baron, M.; Stacchiola, D.; Bondarchuk, O.; Shaikhutdinov, S.; Freund, H.-J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2345-2349
12. Huang, T. J.; Li, J. F. J. Power Sources 2008, 181, 62-68
13. Huang, T. J.; Wang, C. H. Chem. Eng. J. 2007, 132, 97-103
14. Henderson, M. A.; Perkins, C. L.; Engelhard, M. H.; Thevuthasan, S.; F., P. C. H. Surf. Sci. 2003, 526, 1-18
15. Yang, Z. X.; Woo, T. K.; Baudin, M.; Hermansson, K. J. Chem. Phys. 2004, 120, 7741-7749
16. Andersson, D. A.; Simak, S. I.; Skorodumova, N. V.; Abrikosov, I. A.; Johansson, B. A. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 031909
17. Lavik, E. B.; Kosacki, I.; Tuller, H. L.; Chiang, Y. M.; Ying, J. Y. J. Electroceram. 1997, 1, 7-14
18. Nolan, M.; Fearon, J. E.; Watson, G. W. Solid State Ionics 2006, 177, 3069-3074
19. Nolan, M.; Parker, S. C.; Watson, G. W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 216-218
20. Nolan, M.; Verdugo, V. S.; Metiu, H. Surf. Sci. 2008, 602, 2734-2742
21. Scanlon, D. O.; Galea, N. M.; Morgan, B. J.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 11095-11103
22. Azambre, B.; L., Z.; Delacroix, F.; Weber, J. V. Catal. Today 2008, 137, 278-282
23. Yang, Z. X.; He, B. L.; Lu, Z. S.; Hermansson, K. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4486-4494
24. Yang, Z. X.; Woo, T. K.; Hermansson, K. Surf. Sci. 2006, 600, 4953-4960
25. Zhao, S.; Gorte, R. J. Appl. Catal., A. 2004, 277, 129-136
26. Zhang, B.; Li, D.; Wang, X. Catal. Today 2010, 10.1016/j.cattod.2010.04. 019
27. Beckers, J.; Lee, A. F.; Rothenberg, G. Adv. Synth. Catal. 2009, 351, 1557-1566
28. Brett, D. J. L.; Atkinson, A.; Brandon, N. P.; Skinner, S. J. Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1568-1578
29. Van Brutzel, L.; Chartier, A.; Crocombette, J. P. Phys. Rev. B 2008, 78, 024111
30. Basu, S.; Sujatha, D.; Maiti, H. S. Mater. Res. Soc. 2004, 19, 3162-3171
31. Fu, Y. P.; Tseng, C. W.; Peng, P. C. J. Eur. Ceram. Soc. 2008, 28, 85-90
32. Esposito, V.; Zunic, M.; Traversa, E. Solid State Ionics 2009, 180, 1069-1075
33. Kuharuangrong, S. J. Power Sources 2007, 171, 506-510
34. Rambabu, B.; Ghosh, S.; Hrudananda, J. J. Mater. Sci. 2006, 41, 7530-7536
35. Sen, S.; Avila-Paredes, H. J.; Kim, S. J. Mater. Chem. 2008, 18, 3915-3917
36. Zhu, B.; Liu, X.; Zhu, Z.; Ljungberg, R. Int. J. Hydrogen Energy 2008, 33, 3385-3392
37. Zha, S.; Xia, C.; Meng, G. J. Power Sources 2002, 115, 44-48
38. Sha, X.; Lu, Z.; Huang, X.; Miao, J.; Ding, Z.; Xin, X.; Su, W. J. Alloys Compd. 2007, 428, 59-64
39. Guan, X.; Zhou, H.; Liu, Z.; Wang, Y.; Zhang, J. Mater. Res. Bull. 2008, 43, 1046-1054
40. Cheng, C. H.; Lee, S. F.; Hong, C. W. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, E158-E163
41. Inaba, H.; Sagawa, R.; Hayashi, H.; Kawamura, K. Solid State Ionics 1999, 122, 95-103
42. Hayashi, H.; Sagawa, R.; Inaba, R.; Kawamura, K. Solid State Ionics 2000, 131, 281-290
43. Nakayama, M.; Martin, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 3241-3249
44. Kim, D. J. J. Am. Ceram. Soc. 2005, 72, 1415-1421
45. Cioaterã, N.; Pârvulescu, V.; Rolle, A.; Vannier, R. N. Solid State Ionics 2009, 180, 681-687
46. Dikmen, S.; Aslanbay, H.; Dikmen, E.; Sahin, O. J. Power Sources 2009, 195, 2488-2495
47. Ferrari, V.; Llois, A. M.; Vildosola, V. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 276002
48. Ji, Y.; Liu, J.; He, T.; Wang, J.; Su, W. J. Alloys Compd. 2005, 389, 317-322
49. Kumar, V. P.; Reddy, Y. S.; Kistaiah, P.; Prasad, G.; Reddy, C. V. Mater. Chem. Phys. 2008, 112, 711-718
50. Zheng, Y.; Shi, Y.; Gu, H.; Gao, L.; Chen, H.; Guo, L. Mater. Res. Bull. 2009, 44, 1717-1721
51. Venkatesan, M.; Fitzgerald, C. B.; Coey, J. M. D. Nature 2004, 630, 630
52. Abraham, D. W.; Frank, M. M.; Guha, S. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 252502
53. Sundaresan, A.; Bhargavi, R.; Rangarajan, N.; Siddesh, U.; Rao, C. N. R. Phys. Rev. B 2006, 74, 161306
54. Hong, N. H.; Sakai, J.; Poirot, N.; Brizé, V. Phys. Rev. B 2006, 73, 132404
55. Han, X.; Lee, J.; Yoo, H. I. Phys. Rev. B 2009, 79, 100403
56. Fernandes, V.; Mossanek, J. O.; Schio, P.; Klein, J. J.; de Oliveira, A. J. A.; Ortiz, W. A.; Mattoso, N.; Varalda, J.; Schreiner, W. H.; Abbate, M.; Mosca, D. H. Phys. Rev. B 2009, 80, 035202
57. Ge, M. Y.; Wang, H.; Liu, E. Z.; Liu, J. F.; Jiang, J. Z.; Li, Y. K.; Xu, Z. A.; Li, H. Y. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, 062505
58. Liu, Y.; Lockman, Z.; Aziz, A.; MacManus-Driscoll, J. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 165201
59. Keating, P. R. L.; Scanlon, D. O.; Watson, G. W. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 405502
60. Fernandes, V.; Schio, P.; de Oliveira, A. J. A.; Ortiz, W. A.; Fichtner, P.; Amaral, L.; Graff, I. L.; Varalda, J.; Mattoso, N.; Schreiner, W. H.; Mosca, D. H. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 6004
61. Li, M.; Ge, S.; Qiao, W.; Zhang, L.; Zuo, Y.; Yan, S. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 152511
62. Zhang, C.; Michaelides, A.; King, D. A.; Jenkins, S. J. J. Chem. Phys. 2008, 129, 194708
63. Yasunaga, K.; Yasuda, K.; Matsumura, S.; Sonoda, T. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2008, 266, 2877-2881
64. Lany, S.; Zunger, A. Phys. Rev. B 2009, 80, 085202
65. Morgan, B. J.; Watson, G. W. Phys. Rev. B 2009, 80, 233102
66. Nolan, M.; Watson, G. W. J. Chem. Phys. 2006, 125, 144701
67. Kuznetsova, T. G.; Sadykov, V. A. Kinet. Catal. 2008, 49, 840-858
68. Guglielmetti, A.; Chartier, A.; van Brutzel, L.; Crocombette, J.-P.; Yasuda, K.; Meis, C.; Matsumura, S. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2008, 266, 5120-5125
69. Yasunaga, K.; Yasuda, K.; Matsumura, S.; Sonoda, T. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2006, 250, 114-118
70. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B 1994, 49, 14251-14269
71. Kresse, G.; Furthmuller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186
72. Kresse, G.; Furthmuller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 12-50
73. Blochl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
74. Monkhorst, H. J.; Pack, J. D. Phys. Rev. B 1976, 13, 5188-5192
75. Scanlon, D. O.; Walsh, A.; Morgan, B. J.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9903-9911
76. Scanlon, D. O.; Walsh, A.; Morgan, B. J.; Nolan, M.; Fearon, J.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 7971-7979
77. Morgan, B. J.; Scanlon, D. O.; Watson, G. J. Mater. Chem. 2009, 19, 5175-5178
78. Skorodumova, N. V.; Ahuja, R.; Simak, S. I.; Abrikosov, I. A.; Johansson, B.; Lundqvist, B. I. Phys. Rev. B 2001, 64, 115108
79. Skorodumova, N. V.; Simak, S. I.; Lundqvist, B. I.; Abrikosov, I. A.; Johansson, B. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 166601
80. Dudarev, S. L.; Botton, G. A.; Savrasov, S. Y.; Humphreys, C. J.; Sutton, A. P. Phys. Rev. B 1998, 57, 1505-1509
81. Schick, A. B.; Pickett, W. E.; Liechtenstein, A. I. J. Electron. Spectrosc. 2001, 114, 753-758
82. Gavartin, J. L.; Sushko, P. V.; Shluger, A. L. Phys. Rev. B 2003, 67, 035108
83. Nolan, M.; Grigoleit, S.; Sayle, D. C.; Parker, S. C.; Watson, G. W. Surf. Sci. 2005, 576, 217-229
84. Castleton, C. W. M.; Kullgren, J.; Hermansson, K. J. Chem. Phys. 2007, 127, 244704
85. Fabris, S.; Vicario, G.; Balducci, G.; de Gironcoli, S.; Baroni, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 22860-22867
86. Galea, N. M.; Scanlon, D. O.; Morgan, B. J.; Watson, G. W. Mol. Simul. 2009, 35, 577-583
87. Andersson, D. A.; Simak, S. I.; Johansson, B.; Abrikosov, I. A.; Skorodumova, N. V. Phys. Rev. B 2007, 75, 035109
88. Da Silva, J. L. F.; Ganduglia-Pirovano, M. V.; Sauer, J.; Bayer, V.; Kresse, G. Phys. Rev. B 2007, 75, 045121
89. Ganduglia-Pirovano, M. V.; Da Silva, J. L. F.; Sauer, J. Phys. Rev. B 2009, 102, 026101
90. Morgan, B. J.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2321-2328
91. Yeriskin, I.; Nolan, M. J. Chem. Phys. 2009, 131, 244701
92. Yeriskin, I.; Nolan, M. J. Phys.: Condens. Matter 2010, 22, 135004
93. Perdew, J. P.; Ruzsinsky, A.; Csonka, G. I.; Vydrov, O. A.; Scuseria, G. E.; Staroverov, V. N.; Tao, J. Phys. Rev. A 2007, 76, 040501(R)
94. Scanlon, D. O.; Morgan, B. J.; Watson, G. W.; Walsh, A. Phys. Rev. Lett. 2009, 103, 096405
95. Makov, G.; Payne, M. C. Phys. Rev. B 1995, 51, 4014-4022
96. Reuter, K.; Scheffler, M. Phys. Rev. B 2001, 65, 035406
97. Kümmerle, E. A.; Heger, G. J. Solid State Chem. 1999, 147, 485-500
98. Wu, Z.; Zhang, J.; Chen, X.; Chen, Z.; Sun, M.; Wu, Z.; Guo, L. Phys. Scr. 2005, T115, 902-806
99. Magesh, G.; Viswanathan, B.; Viswanath, R. P.; Varadarajan, T. K. V. Indian J. Chem., Sec. A 2009, 46A, 480-488
100. Sathyamurthy, S.; Leonard, K. J.; Davestani, R.; Paranthaman, M. P. Nanotechnology 2005, 16, 1960-1964
101. Debnath, S.; Islam, M. R.; Khan, M. S. R. Bull. Mater. Sci. 2007, 30, 315-319
102. Zhu, Y. Z.; Chen, G. D.; Ye, H.; Walsh, A.; Moon, C. Y.; Wei, S.-H. Phys. Rev. B 2008, 77, 245209
103. Mullins, D. R.; Radulovic, P. V.; Overbury, S. H. Surf. Sci. 1999, 429, 186-198
104. Mullins, D. R.; Overbury, S. H.; Huntley, D. R. Surf. Sci. 1998, 409, 307-319
105. Nolan, M.; Parker, S. C.; Watson, G. W. Surf. Sci. 2005, 595, 223-232
106. Zhang, C. J.; Michaelides, A.; King, D. A.; Jenkins, S. J. Phys. Rev. B 2009, 79, 075433
107. Sokol, A. A.; Walsh, A.; Catlow, C. R. A. Chem. Phys. Lett. 2010, 492, 44-48
108. Godinho, K. G.; Walsh, A.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 439-448
109. Na-Phattalung, S.; Smith, M. F.; Kim, K.; Du, M.-H.; Wei, S.-H.; Zhang, S. B.; Limpijumnong, S. Phys. Rev. B 2006, 73, 125205
110. Catlow, C. R. A.; French, S. A.; Sokol, A. A.; Al-Sunaidi, A. A.; Woodley, S. M. J. Comput. Chem. 2008, 29, 2234-2249
111. Nowotny, M. K.; Sheppard, L. R.; Bak, T.; Nowotny, J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5275-5300
112. Mamontov, E.; Egami, T. J. Phys. Chem. Solids 2000, 61, 1345-1356
113. Catlow, C. R. A.; Norgett, M. J. J. Phys.-Paris 1973, 34, C9-45