ZnNb2-xTaxO6（x=0～2.0）材料电子结构与光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,理论研究了不同计量Ta掺入ZnNb2O6材料的光电特性。通过对ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)材料键结构和态密度的计算,并结合带间电子跃迁分析了材料的介电函数、折射率、反射率以及吸收系数。计算结果显示:(1)ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)为间接半导体,带隙随着Ta原子的掺入呈下降趋势(x=0,Eg=3.51eV;x=2,Eg=2.916eV),随着Ta掺入量的增加导带顶逐渐移向费米面。态密度主要由O2p、Zn3d、Nb4d、Ta5d轨道组成;(2)ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)价电子态呈现为非对称,具有很强的局域性,对材料整体的电子结构和键特性有重要的影响;(3)介电函数的计算表明,ZnNb2-xTaxO6(x=0~2.0)材料各向异性,最大吸收峰在3.02×105cm-1附近,消光系数在带边表现出较强的吸收特性,进一步以带结构和态密度为出发点,探讨了电子带间跃迁的光电机理。该结果为研制高性能光电器件用新型功能材料提供了理论依据。