Первопринципные термодинамические характеристики образования кислородных вакансий и примесных центров бора, углерода и азота в анатазе

Первопринципным методом присоединенных проекторных волн (PAW) выполнены расчеты электронной зонной структуры диоксида титана cо структурой анатаза, допированного бором, азотом, углеродом. Установлены термодинамические характеристики образования примесных центров, такие как энергия предпочтения междоузельной позиции, энергия окисления примеси, энергия образования кислородных вакансий. Показано, что в условиях термодинамического равновесия стабильной является междоузельная позиция атомов бора, тогда как атомы углерода, в зависимости от давления кислорода, могут занимать и междоузельные позиции и позиции замещения атомов кислорода, а атомы азота замещают кислородные атомы. Показано, что присутствие кислородных вакансий способствует термодинамической стабильности атомов углерода и азота. Полученные плотности электронных состояний соответствуют данным ЭПР-спектроскопии, свидетельствующим о нахождении спин-поляризованных электронов в состояниях кислородной вакансии.