GGA+U方法研究C与Ti掺杂GaN的电子结构和光学性质

TQ133.5%O469; 作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段.本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,...

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Published in人工晶体学报 Vol. 51; no. 1; pp. 77 - 84
Main Authors 刘纪博, 庞国旺, 马磊, 刘丽芝, 王晓东, 史蕾倩, 潘多桥, 刘晨曦, 张丽丽, 雷博程, 赵旭才, 黄以能
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁 835000%伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁 835000 2022
南京大学物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,南京 210093
Subjects
第一性原理;哈伯德U修正;GaN;掺杂;电子结构;光学性质;半导体
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ISSN1000-985X
DOI10.3969/j.issn.1000-985X.2022.01.011

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Summary:TQ133.5%O469; 作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段.本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,其中共掺体系在蓝绿光区域的吸收系数最大,由此可以推测C-Ti共掺有助于提高GaN的光催化性能.
ISSN:1000-985X
DOI:10.3969/j.issn.1000-985X.2022.01.011