Лекции Мигас Дмитрий Борисович / tio2-2
.pdfПрименение наноструктур TiO2
•Солнечные батареи
•Датчики (влажности, …)
•Полевые транзисторы
•Оптические приборы
•Аноды для литий-ионных аккумуляторов
•Мембраны для очистки воды и воздуха
•Импланты для медицинских применений
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
Термовакуумное испарение |
CVD |
J.-C. Lee et al, Nanotechnology 17, 4317 (2006)
C. A. Chen et al, Nanotechnology 19, 075611 (2008)
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
Ориентация наношнуров
<110>
J.M. Wu et al, J. Electrochem. Soc. 154, H157 (2007) J. Baik et al, Appl. Phys. Lett. 92, 242111 (2008) J.M. Wu et al, Chem. Phys. Lett. 413, 490 (2005) J.M. Wu et al, Nanotechnology 17, 105 (2006)
J.-C. Lee et al, Nanotechnology 17, 4317 (2006) S. Amin et al, Nanotechnology 18, 445609 (2007)
10 < d < 100 nm
<001>
C. A. Chen et al, Nanotechnology 19, 075611 (2008)
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
Поверхностная
энергия
γ110 < γ100 < γ011< γ001
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
0.32 |
<001> rhomb |
0.28 |
<001> polyhedron |
<001> square |
|
0.24 |
|
0.20 |
(a) |
0.16 |
(eV/f.u.) |
|
20 |
40 |
60 |
80 |
|
100 |
|
|
|
|||||
unit |
1.0 |
|
|
|
<110> rhomb |
|
|
|
|
|
<110> polyhedron |
||||
|
|
|
|
||||
formula |
0.6 |
|
|
|
<110> square |
|
|
|
0.8 |
|
|
|
|
|
|
per |
0.4 |
(b) |
|
|
|
|
|
energy |
|
|
|
|
|
||
|
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
|
Total |
|
||||||
0.8 |
|
|
|
<110> square |
|||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
0.6 |
|
|
|
<001> rhomb |
||
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
0.2 |
(c) |
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
40 |
60 |
80 |
|
Нелинейная зависимость полной энергии наношнуров TiO2 в зависимости от числа формульных единиц в элементарной ячейке (или диаметра) :
-бóльшие изменения по энергии
для наношнуров TiO2 с меньшим диаметром;
-полная энергия стремиться к объемным значениям при увеличении диаметра наношнуров TiO2 .
Number of formula units per unit cell
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
d =2.0 nm d =2.9 nm d =3.9 nm
d =1.1 nm d =2.0 nm d =2.9 nm
Нет
изменений
ширины
запрещенной зоны с изменением диаметра в не зависимости от морфологии наношнуров!!
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
Ориентация <001>
максимум
валентной
зоны
минимум зоны проводимости
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила
Ориентация <110>
Зонная структура наношнуров TiO2
Фаза рутила