Structural and electronic effects of incorporating Mn in TiO 2 films grown by sputtering: Anatase versus Rutile

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 15, 2012, Pages 8753-8762

  Pereira, André L J ^a,b   Gracia, Lourdes ^b   Beltrán, Armando ^b   Lisboa Filho, Paulo N ^a   Da Silva, José H D ^a   Andrés, Juan ^b  

^a SÃO PAULO STATE UNIVERSITY UNESP   (Brazil)

^b UNIVERSITAT JAUME I   (Spain)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANATASE PHASE; BAND EDGE; COLUMNAR MORPHOLOGY; DENSITY OF ELECTRONIC STATE; ELECTRONIC EFFECTS; ELECTRONIC STRUCTURE CALCULATIONS; EXPERIMENTAL DATA; FIRST PRINCIPLE CALCULATIONS; MAGNETIZATION MEASUREMENTS; MN CONCENTRATIONS; MN DOPED TIO; MN-DOPED; OPTICAL CHARACTERIZATION; ORBITALS; PARAMAGNETIC BEHAVIOR; PERIODIC MODELS; RUTILE PHASE; SPUTTERING TECHNIQUES; TIO;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRONIC STATES; ELECTRONIC STRUCTURE; MANGANESE; OXIDE MINERALS; PARAMAGNETISM; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SUBSTRATES; X RAY DIFFRACTION;

TITANIUM DIOXIDE;

EID: 84860143562     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp210682d     Document Type: Article

References (90)

1. Ni, M.; Leung, M. K. H.; Leung, D. Y. C.; Sumathy, K. Renewable Sustainable Energy Rev. 2007, 11, 401-425
2. Mor, G. K.; Varghese, O. K.; Paulose, M.; Shankar, K.; Grimes, C. A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 2011-2075
3. Peng, B.; Jungmann, G.; Jager, C.; Haarer, D.; Schmidt, H. W.; Thelakkat, M. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1479-1489
4. Eufinger, K.; Poelman, D.; Poelman, H.; De Gryse, R.; Marin, G. B. Appl. Surf. Sci. 2007, 254, 148-152
5. Anandan, S. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2007, 91, 843-846
6. Janisch, R.; Gopal, P.; Spaldin, N. A. J. Phys.: Condens. Matter 2005, 17, R657-R689
7. Lee, J. K.; Yang, M. J. Mater. Sci. Eng., B 2011, 176, 1142-1160
8. Phadke, S.; Du Pasquier, A.; Birnie, D. P. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18342-18347
9. Litter, M. I. Appl. Catal., B 1999, 23, 89-114
10. Dvoranova, D.; Brezova, V.; Mazur, M.; Malati, M. A. Appl. Catal., B 2002, 37, 91-105
11. Anpo, M.; Takeuchi, M. J. Catal. 2003, 216, 505-516
12. Wu, Z.; Jiang, B.; Liu, Y. Appl. Catal., B 2008, 79, 347-355
13. Coey, J. M. D.; Stamenov, P.; Gunning, R. D.; Venkatesan, M.; Paul, K. New J. Phys. 2010, 12, 053025
14. Diebold, U. Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53-229
15. Mraz, S.; Schneider, J. M. J. Appl. Phys. 2011, 109, 023512
16. Thornton, J. A. J. Vac. Sci. Technol., A 1986, 4, 3059-3065
17. Hu, W. B.; Li, L. P.; Li, G. S.; Tang, C. L.; Sun, L. Cryst. Growth Des. 2009, 9, 3676-3682
18. Koelsch, M.; Cassaignon, S.; Guillemoles, J. F.; Jolivet, J. R. Thin Solid Films 2002, 403, 312-319
19. Ji, P.; Takeuchi, M.; Cuong, T.-M.; Zhang, J.; Matsuoka, M.; Anpo, M. Res. Chem. Intermed. 2010, 36, 327-347
20. Li, H.; Wang, D.; Fan, H.; Jiang, T.; Li, X.; Xie, T. Nano Res. 2011, 4, 460-469
21. Wang, Y. Q.; Hao, Y. Z.; Cheng, H. M.; Ma, J. M.; Zu, B.; Li, W. H.; Cai, S. M. J. Mater. Sci. 1999, 34, 2773-2779
22. Simons, P. Y.; Dachille, F. Acta Crystallogr. 1967, 23, 334-336
23. Chambers, S. A.; Thevuthasan, S.; Farrow, R. F. C.; Marks, R. F.; Thiele, J. U.; Folks, L.; Samant, M. G.; Kellock, A. J.; Ruzycki, N.; Ederer, D. L. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 3467-3469
24. Park, W. K.; Ortega-Hertogs, R. J.; Moodera, J. S.; Punnoose, A.; Seehra, M. S. J. Appl. Phys. 2002, 91, 8093-8095
25. Hong, N. H.; Prellier, W.; Sakai, J.; Hassini, A. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 2850-2852
26. Wang, Z. J.; Tang, J. K.; Tung, L. D.; Zhou, W. L.; Spinu, L. J. Appl. Phys. 2003, 93, 7870-7872
27. Hong, N. Y. H.; Sakai, J.; Hassini, A. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 2602-2604
28. Hou, D. L.; Zhao, R. B.; Meng, H. J.; Jia, L. Y.; Ye, X. J.; Zhou, H. J.; Li, X. L. Thin Solid Films 2008, 516, 3223-3226
29. Droubay, T.; Heald, S. M.; Shutthanandan, V.; Thevuthasan, S.; Chambers, S. A.; Osterwalder, J. J. Appl. Phys. 2005, 97, 046103
30. Kaspar, T. C.; Droubay, T.; Shutthanandan, V.; Heald, S. M.; Wang, C. M.; McCready, D. E.; Thevuthasan, S.; Bryan, J. D.; Gamelin, D. R.; Kellock, A. J. Phys. Rev. B 2006, 73, 155327
31. Xu, J. P.; Lin, Y. B.; Lu, Z. H.; Liu, X. C.; Lu, Z. L.; Wang, J. F.; Zou, W. Q.; Lv, L. Y.; Zhang, F. M.; Du, Y. W. Solid State Commun 2006, 140, 514-518
32. Ding, P.; Liu, F.-M.; Yang, X.-A.; Li, J.-Q. Chin. Phys. B 2008, 17, 721-725
33. Latroche, M.; Brohan, L.; Marchand, R.; Tournoux, M. J. Solid State Chem. 1989, 81, 78-82
34. Nakaruk, A.; Lin, C. Y. W.; Channei, D.; Koshy, P.; Sorrell, C. C. J. Sol-Gel Sci. Technol. 2012, 61, 175-178
35. Wei, X.; Skomski, R.; Balamurugan, B.; Sun, Z. G.; Ducharme, S.; Sellmyer, D. J. J. Appl. Phys. 2009, 105, 07C517
36. Chambers, S. A. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 264004
37. Straumal, B. B.; Mazilkin, A. A.; Protasova, S. G.; Myatiev, A. A.; Straumal, P. B.; Schuetz, G.; van Aken, P. A.; Goering, E.; Baretzky, B. Phys. Rev. B 2009, 79, 205206
38. Meng, H. J.; Hou, D. L.; Jia, L. Y.; Ye, X. J.; Zhou, H. J.; Li, X. L. J. Appl. Phys. 2007, 102, 073905
39. Zhang, X.; Wang, W.; Li, L.; Cheng, Y.; Luo, X.; Liu, H. J. Phys. D: Appl. Phys. 2008, 41, 015005
40. Kim, Y. J.; Thevuthasan, S.; Droubay, T.; Lea, A. S.; Wang, C. M.; Shutthanandan, V.; Chambers, S. A.; Sears, R. P.; Taylor, B.; Sinkovic, B. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 3531-3533
41. Garcia, M. A.; Fernandez Pinel, E.; de la Venta, J.; Quesada, A.; Bouzas, V.; Fernandez, J. F.; Romero, J. J.; Martin-Gonzalez, M. S.; Costa-Kramer, J. L. J. Appl. Phys. 2009, 105, 013925
42. Chambers, S. A. Surf. Sci. Rep. 2006, 61, 345-381
43. Espinosa, A.; Sanchez, N.; Sanchez-Marcos, J.; de Andres, A.; Munoz, M. C. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 24054-24060
44. Cisneros, J. I. Appl. Opt. 1998, 37, 5262-5270
45. Dovesi, R.; Saunders, V. R.; Roetti, C.; Orlando, R.; Zicovich-Wilson, C. M.;; Pascale, F.; Civalleri, B.; Doll, K.; Harrison, N. M.; Bush, I. J.; DArco, Ph.;; Llunell, M. CRYSTAL09 Users Manual; University of Torino: Torino, 2009.
46. Evarestov, R. A. Quantum Chemistry of Solids. The LCAO First Principles Treatment of Crystals; Springer-Verlag: New York, 2007; Vol. 153.
47. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
48. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
49. Dovesi, R.; Orlando, R.; Civalleri, B.; Roetti, C.; Saunders, V. R.; Zicovich-Wilson, C. M. Crystal DATABASE, 2012. www.crystal.unito.it/Basis-Sets/ Ptable.html.
50. Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223-1229
51. Beltran, A.; Sambrano, J. R.; Calatayud, M.; Sensato, F. R.; Andres, J. Surf. Sci. 2001, 490, 116-124
52. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799
53. Hajjaji, A.; Gaidi, M.; Bessais, B.; El Khakani, M. A. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 10351-10357
54. Poumellec, B.; Durham, P. J.; Guo, G. Y. J. Phys.: Condens. Matter 1991, 3, 8195-8204
55. Ekuma, C. E.; Bagayoko, D. Jpn. J. Appl. Phys. 2011, 50, 101103
56. Fujishima, A.; Zhang, X. T.; Tryk, D. A. Surf. Sci. Rep. 2008, 63, 515-582
57. Jeong, W. J.; Moon, I. S.; Cho, S. K.; Yang, H. H.; Park, G. C.; Gu, H. B.; Kim, K. J.; Ahn, H. G. J. Nanosci. Nanotechnol. 2011, 11, 1565-1568
58. Hou, Y. Q.; Zhuang, D. M.; Zhang, G.; Zhao, M.; Wu, M. S. Appl. Surf. Sci. 2003, 218, 97-105
59. Ohkoshi, S.; Tsunobuchi, Y.; Matsuda, T.; Hashimoto, K.; Namai, A.; Hakoe, F.; Tokoro, H. Nat. Chem. 2010, 2, 539-545
60. Pacchioni, G.; Frigoli, F.; Ricci, D.; Weil, J. A. Phys. Rev. B 2001, 63, 054102
61. Laegsgaard, J.; Stokbro, K. Phys. Rev. B 2002, 65, 075208
62. Iwaszuk, A.; Nolan, M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 12995-13007
63. Leite, D. M. G.; Li, T.; Devillers, T.; Schiaber, Z. S.; Lisboa, P. N.; Bonanni, A.; da Silva, J. H. D. J. Cryst. Growth 2011, 327, 209-214
64. Bachari, E. M.; Baud, G.; Ben Amor, S.; Jacquet, M. Thin Solid Films 1999, 348, 165-172
65. Wang, C. Z.; Chen, Z.; He, Y.; Li, L. Y.; Zhang, D. Appl. Surf. Sci. 2009, 255, 6881-6887
66. Vink, T. J.; Somers, M. A. J.; Daams, J. L. C.; Dirks, A. G. J. Appl. Phys. 1991, 70, 4301-4308
67. Movchan, B. A.; Demchish, Av. Phys. Met. Metallogr. 1969, 28, 83
68. Petrov, I.; Barna, P. B.; Hultman, L.; Greene, J. E. J. Vac. Sci. Technol., A 2003, 21, S117-S128
69. Lide, D. R. Handbook of Chemistry and Physics, 81 st ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2000.
70. Howard, C. J.; Sabine, T. M.; Dickson, F. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 1991, 47, 462-468
71. Sanchez, E.; Lopez, T.; Gomez, R.; Bokhimi; Morales, A.; Novaro, O. J. Solid State Chem. 1996, 122, 309-314
72. Zhang, W. F.; He, Y. L.; Zhang, M. S.; Yin, Z.; Chen, Q. J. Phys. D: Appl. Phys. 2000, 33, 912-916
73. Tompsett, G. A.; Bowmaker, G. A.; Cooney, R. P.; Metson, J. B.; Rodgers, K. A.; Seakins, J. M. J. Raman Spectrosc. 1995, 26, 57-62
74. Mazza, T.; Barborini, E.; Piseri, P.; Milani, P.; Cattaneo, D.; Bassi, A. L.; Bottani, C. E.; Ducati, C. Phys. Rev. B 2007, 75, 045416
75. Xu, J. P.; Shi, S. B.; Li, L.; Wang, J. F.; Lv, L. Y.; Zhang, F. M.; Du, Y. W. J. Phys. Chem. Solids 2009, 70, 511-515
76. Arroyo, R.; Cordoba, G.; Padilla, J.; Lara, V. H. Mater. Lett. 2002, 54, 397-402
77. Sharma, S.; Chaudhary, S.; Kashyap, S. C.; Sharma, S. K. J. Appl. Phys. 2011, 109, 083905
78. Errico, L. A.; Renteria, M.; Weissmann, M. Phys. Rev. B 2005, 72, 184425
79. Ogawa, H.; Higuchi, T.; Nakamura, A.; Tokita, S.; Miyazaki, D.; Hattori, T.; Tsukamoto, T. J. Alloys Compd. 2008, 449, 375-378
80. Musil, J.; Sicha, J.; Herman, D.; Cerstvy, R. J. Vac. Sci. Technol. 2007, 25, 666-674
81. Espinosa, A.; Garcia-Hernandez, M.; Menendez, N.; Prieto, C.; de Andres, A. Phys. Rev. B 2010, 81, 064419
82. Gracia, F.; Holgado, J. P.; Caballero, A.; Gonzalez-Elipe, A. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17466-17476
83. Majumdar, A.; Xu, H. Z.; Zhao, F.; Keay, J. C.; Jayasinghe, L.; Khosravani, S.; Lu, X.; Kelkar, V.; Shi, Z. J. Appl. Phys. 2004, 95, 939-942
84. Aqili, A. K. S.; Ali, Z.; Maqsood, A. Appl. Surf. Sci. 2000, 167, 1-11
85. Leite, D. M. G.; da Silva, J. H. D. J. Phys.: Condens. Matter 2008, 20, 055001
86. Tauc, J. Optical Properties of Solids; North-Holland Pub.: Amsterdam, 1972.
87. Umebayashi, T.; Yamaki, T.; Itoh, H.; Asai, K. J. Phys. Chem. Solids 2002, 63, 1909-1920
88. Wang, X.; Wang, F.-H.; Shang, J.-X.; Zhou, Y.-S. J. Phys. Chem. Solids 2012, 73, 84-93
89. Blundell, S. Magnetism in Condensed Matter; Oxford University Press: New York, 2001.
90. Bradley, C. J.; Cracknell, A. P. The Mathematical Theory of Symmetry in Solids; Representation Theory for Point Groups and Space Groups; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1972.