研究目的
研究锐钛矿相TiO2中氧空位的电子特性，以理解其在存储器件电阻开关行为中的作用。
研究成果
该研究得出结论：U=3.5电子伏特是准确描述锐钛矿相二氧化钛中氧空位电子特性（包括带隙与缺陷能级位置）的最优值。q=+2带电态被确认为氧空位最具能量优势的状态，这对理解基于二氧化钛存储器的阻变行为至关重要。
研究不足
该研究仅限于TiO2的锐钛矿相，未探索其他晶相。尽管计算方法较为先进，但由于DFT和GGA+U中涉及的近似处理，可能无法完全捕捉所有物理现象。
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[IEEE 2018年伊朗电气工程会议（ICEE）- 马什哈德（2018.5.8-2018.5.10）] 伊朗电气工程会议（ICEE）- 锐钛矿相TiO2中氧空位电子特性的第一性原理研究
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[IEEE 2018年伊朗电气工程会议（ICEE）- 马什哈德（2018.5.8-2018.5.10）] 伊朗电气工程会议（ICEE）- 锐钛矿相TiO2中氧空位电子特性的第一性原理研究
DOI：10.1109/ICEE.2018.8472456
出版年份：2018
更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要：
金属氧化物电介质被认为是阻变存储器或忆阻器应用的有力候选材料。二氧化钛（TiO?）已被证明是实现阻变器件最受青睐的材料之一。TiO?中可移动的氧空位被认为是阻变行为的主要来源。因此，研究氧空位的原子尺度特性对描述导致阻变行为的微观现象至关重要。本研究采用标准密度泛函理论（DFT）结合GGA近似以及GGA+U修正方法，探究了锐钛矿相TiO?中氧空位的电子特性。结果表明，类哈伯德项（U）对于正确描述电子特性不可或缺。我们计算了不同U值下各带电态的缺陷形成能及电荷转移能级，发现U=3.5 eV时既能合理预测带隙宽度，又能准确定位诱导电荷能级的位置。此外，研究表明q=+2带电态是TiO?中氧空位能量最稳定的状态。
作者：
Ebrahim Nadimi，Maryam Keshavarz Afshar，Negin Manavizadeh
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