Vacancy-induced magnetic states in TiO2 surfaces

材料科学 磁性 空位缺陷 自旋电子学 密度泛函理论 磁矩 铁磁性 凝聚态物理 铁磁性 锐钛矿 薄膜 晶体缺陷 化学物理 纳米技术 磁化 化学 磁场 计算化学 物理 催化作用 光催化 量子力学 生物化学
作者
Martin Friák,Tran Quynh Nhu,Mojmír Meduňa,Kristýna Gazdová,Jana Pavlů,Dominik Munzar,Nguyen Hoa Hong
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:134 (1)
标识
DOI:10.1063/5.0155282
摘要

We present a combined experimental and theoretical study of surface-related magnetic states in TiO2. Our experiments on nano-sized thin films of pure TiO2 have suggested that the observed room-temperature magnetism originates from defects, in particular, from the surface of thin films as well as from point defects, such as oxygen vacancies located mainly at the surface. Clarifying this phenomenon is very important for harnessing magnetic properties of pristine TiO2 films in future spintronic applications but a detailed experimental investigation is very demanding. Therefore, quantum-mechanical density functional theory calculations were performed for (i) bulk anatase TiO2, (ii) bulk-like TiO2-terminated vacancy-free (001) surfaces, (iii) vacancy-containing TiO-terminated (001) surfaces, (iv) TiO0.75-terminated (001) surfaces with additional 25% surface oxygen vacancies, as well as (v) oxygen-terminated (001)-surfaces. Our fixed-spin-moment calculations identified both the bulk and the bulk-like terminated vacancy-free TiO2-terminated (001) surfaces as non-magnetic. In contrast, oxygen vacancies in the case of TiO-terminated and TiO0.75-terminated (001) surfaces lead to ferromagnetic and rather complex ferrimagnetic states, respectively. The spin-polarized atoms are the Ti atoms (due to the d-states) located in the surface and sub-surface atomic planes. Last, the O-terminated surfaces are also magnetic due to the surface and sub-surface oxygen atoms and sub-surface Ti atoms (but their surface energy is high).

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
CodeCraft应助黎明采纳,获得10
2秒前
领导范儿应助疯狂的面包采纳,获得10
3秒前
3秒前
小透明发布了新的文献求助10
3秒前
一支蕉发布了新的文献求助10
4秒前
6秒前
SC武完成签到,获得积分10
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
6秒前
打打应助小白白白白采纳,获得20
6秒前
思源应助慵懒的树采纳,获得10
7秒前
慕青应助奋斗向南采纳,获得10
7秒前
Sadie完成签到,获得积分10
8秒前
碧蓝的安露完成签到 ,获得积分10
8秒前
打打应助甜橙汁采纳,获得10
8秒前
专注的问寒举报zheng求助涉嫌违规
9秒前
9秒前
桃子完成签到,获得积分10
10秒前
一支蕉完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
细腻的三德完成签到,获得积分10
11秒前
CipherSage应助小飞鱼采纳,获得10
12秒前
12秒前
FashionBoy应助Asteroid采纳,获得10
12秒前
赘婿应助飞快的曼安采纳,获得10
13秒前
13秒前
直率的青寒完成签到,获得积分10
15秒前
共享精神应助文静人达采纳,获得10
16秒前
17秒前
黎明发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
余芝完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
昭明发布了新的文献求助10
18秒前
今后应助渺渺采纳,获得10
18秒前
奋斗向南发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
dongxuzhen发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
慵懒的树发布了新的文献求助10
21秒前
lixiang完成签到 ,获得积分0
21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
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
The Victim–Offender Overlap During the Global Pandemic: A Comparative Study Across Western and Non-Western Countries 1000
King Tyrant 720
T/CIET 1631—2025《构网型柔性直流输电技术应用指南》 500
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 5594302
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4679974
关于积分的说明 14812661
捐赠科研通 4646837
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2534882
邀请新用户注册赠送积分活动 1502862
关于科研通互助平台的介绍 1469497