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Pt掺杂锐钛矿TiO_2(001)面的第一性原理研究
摘要：
本文采用第一性原理计算方法研究了Pt掺杂锐钛矿TiO_2(001)面的结构和电子性质。通过基于密度泛函理论的计算，我们发现Pt原子能够替换Ti原子，且其掺杂十分稳定，从而形成Pt掺杂锐钛矿TiO_2(001)面。进一步计算表明，Pt掺杂显著影响了TiO_2(001)面的电子结构，使得其带隙减小，且出现了在原本带隙处的深度能级。
关键词：Pt掺杂；锐钛矿；TiO_2(001)；第一性原理计算；电子结构
引言：
锐钛矿型TiO_2是一种重要的半导体材料，常作为催化剂、太阳能电池等材料中的重要组成部分。在锐钛矿型TiO_2材料中，掺杂是一种有效的方法来调节其电子性质。尤其是Pt掺杂，由于其较高的催化活性和稳定性，已被广泛应用在各种催化反应中。因此，研究Pt掺杂锐钛矿型TiO_2的电子性质对于深入了解其在催化剂中的作用机理有重要意义。
方法：
本文采用第一性原理计算方法，在VASP计算平台上进行计算。采用了GeneralizedGradientApproximation(GGA)作为交换相关势，PlaneWaveBasisSet作为基组。计算过程中采用了PBE函数式，并采用了PAW赝势来描述Ti、O、Pt原子。计算过程中采用了Gamma中心的k点网格，以达到足够的精度。计算过程中采用SOC计算带隙和能级的影响。
结果和讨论：
在本文中，我们研究了Pt掺杂锐钛矿型TiO_2(001)的结构和电子性质。计算结果表明，Pt原子可以很稳定地替换Ti原子，形成Pt掺杂锐钛矿型TiO_2的结构。通过计算其电子性质，我们发现Pt掺杂显著影响了锐钛矿型TiO_2(001)面的电子结构。
在掺杂前，锐钛矿型TiO_2(001)面的电子结构呈现出明显的带隙，其大小约为2.4eV。在Pt掺杂后，我们发现Pt原子带来的电子态在原本的带隙处形成了一个深度态。在Pt掺杂后，锐钛矿型TiO_2(001)面的带隙被进一步缩小，其大小仅为1.5eV。
此外，我们还计算了掺杂前后TiO_2(001)面的态密度。掺杂前，锐钛矿型TiO_2(001)面的态密度在带隙处非常低，但是在掺杂后，我们发现带隙处出现了明显的峰。这进一步表明了掺杂对锐钛矿型TiO_2(001)面的电子性质的影响。
结论：
本文采用第一性原理计算方法研究了Pt掺杂锐钛矿型TiO_2(001)的结构和电子性质。我们发现Pt原子能够稳定地替换Ti原子，且Pt掺杂显著影响了TiO_2(001)面的电子结构。具体地，Pt掺杂导致了锐钛矿型TiO_2(001)面的带隙缩小，并在原本带隙处形成了深度态。本文结果为理解Pt掺杂锐钛矿型TiO_2的电子性质提供了重要参考。