Fe,Co,Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质

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.