Fe,Co,Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质

作     者：潘凤春 林雪玲 曹志杰 李小伏 Pan Feng-Chun;Lin Xue-Ling;Cao Zhi-Jie;Li Xiao-Fu

作者机构：宁夏大学物理与电子电气工程学院 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2019年第68卷第18期

页      面：135-143页

核心收录：

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11764032,51801107) 宁夏大学自然科学基金(批准号:ZR18008) 西部一流大学重大创新项目(批准号:ZKZD2017006)资助的课题~~ 

主　　题：第一性原理 GaSb 电子结构 光学性质 

摘      要：运用第一性原理LDA+U方法(考虑了交换关联项的Hubbard U修正的局域密度近似方法)研究了过渡族金属X (X=Fe, Co, Ni)掺杂GaSb的电子结构和光学性质.研究结果表明:X掺杂均能提升GaSb半导体材料对红外光区光子的吸收幅度,并能有效提高GaSb材料的光催化性能;过渡金属X在GaSb材料中主要以X替代Ga缺陷(X@Ga)的形式存在, X的电荷布居和键布居表明, X的掺入容易引起体系的晶格畸变,由此产生的电偶极矩有利于光生电子-空穴对的分离,从而提高材料的光催化性能;X掺杂引入的杂质能级位于0点费米能级附近,因而掺杂体系复介电函数虚部在光子能量为0时就会有响应,同时掺杂体系的静介电常数也得到了很大的提升;X的掺杂对GaSb体系的光学性能都有很大的改善,但Ni掺入对改善GaSb材料的光催化特性最有利;最佳Ni原子的掺杂摩尔浓度为10.94%,均匀掺杂可以避免光生电子-空穴复合中心的形成,此时光学吸收范围和吸收峰值都达到最大,对材料的光催化性能最有利.