| Résumé | La structure, la conductivité électrique et la stabilité du dioxyde de titane dopé au Nb, au Ru et au Ta ont été comparées par la théorie de la fonctionnelle de la densité. On a étudié les structures de l’anatase et du rutile. Le dopage provoque une expansion du réseau moléculaire dans tous les cas. Le mécanisme par lequel le dopage au Ru induit une conductivité électrique au dioxyde de titane est différent de ceux observés pour le dopage au Ta et au Nb. Le dopage au Ru remplit la largeur de bande interdite du dioxyde de titane principalement avec ses propres électrons-d. Par ailleurs, le dopage au Ta et au Nb déplace le niveau de Fermi aux états de conduction vides à l’origine. Les calculs d’énergie libre de substitution indiquent qu’une solution uniforme de Ti0,75M0,25O2 est favorable au dopage au Nb et au Ta, mais défavorable au dopage au Ru. De plus, nous avons également considéré l’effet de la concentration dopante sur la conductivité électrique du dioxyde de titane dopé dans la phase du rutile. Dans les cas du dopage au Nb et au Ta, l’augmentation de la concentration dopante au-delà des fractions molaires de 0,0625 et de 0,125, respectivement, donne une progression diminuée de la densité électronique au niveau de Fermi. Par ailleurs, la densité électronique au niveau de Fermi du rutile dopé au Ru est plus linéairement dépendante de la fraction molaire du Ru. |
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