Polaron-enhanced giant strain effect on defect formation: The case of oxygen vacancies in rutile TiO2

金红石 极化子 材料科学 拉伤 极限抗拉强度 凝聚态物理 能量(信号处理) 电子 物理 复合材料 化学 核物理学 量子力学 医学 有机化学 内科学
作者
You‐Xuan Zheng,Shiyou Chen,Ji-Hui Yang,Xin-Gao Gong
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:99 (1) 被引量:8
标识
DOI:10.1103/physrevb.99.014113
摘要

Recently, a semiconductor-to-metal transition was surprisingly observed in rutile ${\mathrm{TiO}}_{2}$ by applying just 5% tensile strain. To explore the mechanism behind this giant strain effect, we performed first-principles calculations focusing on the commonly existing oxygen vacancies (OVs) in rutile ${\mathrm{TiO}}_{2}$. We find that 5% biaxial tensile strain largely reduces the formation energies of OVs and biaxial compressive strain increases the formation energies of OVs. While our findings are in agreement with experiments, the giant strain effects on OV defect formation energies cannot be well explained by, or may even contradict, the common continuum elastic model. Our further studies show that strain not only induces elastic energy gain during defect formation, but also changes the polaronic configurations, which can have either energy gain or loss depending on the occupations of the excess electrons. The large reduction of OV formation energy under tensile strain is thus a combined effect of both elastic and polaronic energy gain. This giant strain effect, enhanced by polaronic effects on defect formation, might provide an alternative method for the manipulation of defects and electric conductivity in rutile ${\mathrm{TiO}}_{2}$ and other semiconducting materials.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
灵剑山完成签到 ,获得积分10
刚刚
调皮雨灵完成签到 ,获得积分10
2秒前
ommmw完成签到,获得积分10
2秒前
jing静发布了新的文献求助10
3秒前
lizishu应助小胖采纳,获得10
3秒前
李健应助Maestro_S采纳,获得50
5秒前
123完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
9秒前
moon完成签到,获得积分10
16秒前
文章快快来完成签到,获得积分10
17秒前
bc完成签到,获得积分10
21秒前
山东人在南京完成签到 ,获得积分10
23秒前
Twonej应助安蓝采纳,获得30
23秒前
苦咖啡行僧完成签到 ,获得积分0
25秒前
Tianz完成签到,获得积分10
26秒前
yuyu应助渐变映射采纳,获得10
27秒前
南湖完成签到 ,获得积分10
27秒前
眼睛大樱桃完成签到,获得积分10
30秒前
HAo完成签到 ,获得积分10
30秒前
小栩完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
StoneT发布了新的文献求助10
34秒前
懒羊羊完成签到 ,获得积分20
37秒前
兰战非完成签到 ,获得积分10
40秒前
懒羊羊关注了科研通微信公众号
42秒前
44秒前
多情高丽完成签到 ,获得积分10
45秒前
CipherSage应助布拿拿采纳,获得10
45秒前
Alien完成签到 ,获得积分10
49秒前
49秒前
49秒前
机灵的大白菜完成签到 ,获得积分10
50秒前
白桦完成签到,获得积分10
50秒前
50秒前
niuzai完成签到,获得积分10
50秒前
李健的小迷弟应助trq1007采纳,获得10
51秒前
5555完成签到,获得积分10
52秒前
orixero应助Maestro_S采纳,获得10
52秒前
布拿拿发布了新的文献求助10
55秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de guyane 2500
Common Foundations of American and East Asian Modernisation: From Alexander Hamilton to Junichero Koizumi 600
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
Using a Non-Equivalent Control Group Design in Educational Research 200
Public Health, Personal Health and Pills: Drug Entanglements and Pharmaceuticalised Governance 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5867701
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6434954
关于积分的说明 15657066
捐赠科研通 4982965
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2687269
邀请新用户注册赠送积分活动 1630003
关于科研通互助平台的介绍 1588023