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相似文献
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1.
采用基于密度泛函理论的第一性原理分析方法的CASTEP软件,计算了Ni、C单掺杂和共掺杂SnO2的晶格参数、能带结构、电子态密度和布局,结果表明:单掺杂和共掺杂均使得晶胞体积略微增大,禁带减小,且仍属于直接带隙半导体,在价带顶和导带底产生杂质能级,其中Ni-C共掺杂时禁带最小,杂质能级最多,电子跃迁需要的能量更小,导电性也就最好.共掺杂时费米能级附近的峰值有所减小,局域性降低,原子间的成键结合力更强,使得SnO2材料也更加稳定.  相似文献   

2.
徐新发  邵晓红 《物理学报》2009,58(3):1908-1916
采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法, 研究了Y掺杂SrTiO3体系的空间结构和电子结构性质, 得到了优化后体系的结构参数, 掺杂形成能, 能带结构和电子态密度. 对比掺杂浓度为0125, 025, 033时,Sr1-xYxTiO3和SrTi1-xYxO3的掺杂形成能,发现Y替代Sr能形成更稳定的结构. 对Sr1-xYxTiO3x=0, 0125, 025, 033) 的结构进行了优化,结果表明Y替代Sr后, 随着掺杂浓度增大, 体系的晶格常数逐渐减小, 稳定性逐渐增强. 对不同掺杂浓度的Sr1-xYxTiO3能带结构的计算结果表明:纯净的SrTiO3是绝缘体, 价带顶在R点, 导带底在Γ点, 费米能级处于价带顶; 掺杂Y后, 费米能级进入到导带底中, 体系呈金属性;掺杂浓度越大,费米能级进入导带的位置越深,禁带宽度也近似变宽. 关键词: 3')" href="#">SrTiO3 电子结构 掺杂 VASP  相似文献   

3.
徐凌  唐超群  钱俊 《物理学报》2010,59(4):2721-2727
运用第一性原理,对C掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构进行了研究,从能带结构理论解释了C掺杂TiO2吸收光谱的一些实验现象.发现在C掺杂后的锐钛矿相TiO2的禁带宽度增大,并且在带隙中出现了杂质能级,这些杂质能级主要是由C 2p轨道上的电子构成的,它们之间是独立的,正是这些独立的杂质能级使TiO2掺杂后可以发生可见光响应.价带上的电子可以吸收一定能量的光子跃迁到杂质能级,而杂质能级上的电子也可以吸收一定能量的光子跃迁到导带,所以从理论上可以计算出掺杂后的TiO2在可见光范围内存在两个吸收边,与实验中所得到的现象相一致. 关键词: C掺杂 2')" href="#">锐钛矿TiO2 能带结构 吸收光谱  相似文献   

4.
基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了Co、Cr单掺杂以及Co-Cr共掺杂金红石型TiO2的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:纯金红石的禁带宽度为3.0eV,Co掺杂金红石型TiO2的带隙为1.21eV,导带顶和价带底都位于G点处,仍为直接带隙,在价带与导带之间出现了由Co 3d和Ti 3d轨道杂化形成的杂质能级;Cr掺杂金红石型TiO2的直接带隙为0.85eV,在价带与导带之间的杂质能级由Cr 3d和Ti 3d轨道杂化轨道构成,导带和价带都向低能级方向移动;Co-Cr共掺杂,由于电子的强烈杂化,使O-2p态和Ti-3d态向Co-3d和Cr-3d态移动,使价带顶能级向高能级移动而导带底能级向低能方向移动,极大地减小了禁带的宽度,也是共掺杂改性的离子选择依据.掺杂金红石型TiO2的介电峰、折射率和吸收系数峰都向低能方向移动;在E2.029eV的范围内,纯金红石的ε2、k和吸收系数为零,掺杂后的跃迁强度都大于未掺杂时的跃迁强度,Co-Cr共掺杂的跃迁强度大于Co掺杂及Cr掺杂,说明Co、Cr共掺杂更能增强电子在低能端的光学跃迁,具有更佳的可见光催化性能.  相似文献   

5.
本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了W、Mn、V、Ti替位掺杂二维MoSi2N4后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化.电子结构分析表明W、Mn、W、Ti替位掺杂二维MoSi2N4后的禁带宽度分别为1.806 e V、1.003 e V、1.218 e V和1.373 e V;四种过渡金属掺杂后MoSi2N4的带隙类型没有发生改变,均为间接带隙半导体;W掺杂后的杂质能级靠近价带顶,费米能级靠近价带顶,为p型半导体,杂质能级为受主能级;Mn掺杂后的杂质能级靠近导带底,费米能级靠近导带底,为n型半导体;V和Ti掺杂后杂质能级位于费米能级附近,为复合中心;光学性质分析表明,在2 e V~4 e V的能量区间内,W掺杂结构的吸收波长为336 nm,体系发生红移;Mn、V和Ti替位掺杂后的吸收波长分别为320 nm、358 nm和338 nm,且掺杂体系均发生蓝移.  相似文献   

6.
王庆宝  张仲  徐锡金  吕英波  张芹 《物理学报》2015,64(1):17101-017101
采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法(PWPP), 利用Material studio 计算N, Fe, La三种元素掺杂引起的锐钛矿TiO2晶体结构、能带结构和态密度变化. 并通过溶胶-凝胶法制得锐钛矿型本征TiO2, N, Fe共掺杂TiO2和N, Fe, La共掺杂TiO2; 用X射线衍射和扫描电镜表征结构; 紫外-可见分光光度计检测TiO2对甲基橙的降解效率变化. 计算结果表明, 由于N, Fe, La三掺杂TiO2的晶格体积、键长等发生变化, 导致晶体对称性下降, 光生电子-空穴对有效分离, 同时在导带底和价带顶形成杂质能级, TiO2禁带宽度由1.78 eV变为1.35 eV, 减小25%, 光吸收带边红移, 态密度数增加, 电子跃迁概率提升, 光催化能力增加. 实验结果表明: 离子掺杂使颗粒变小, 粒径大小: 本征TiO2>N/Fe_TiO2>N/Fe/La_TiO2, 并测得N/Fe/La_TiO2发光峰425 nm, 能隙减小, 光催化能力比N/Fe_TiO2强, 增强原因是杂质能级和电子态数量增加引起.  相似文献   

7.
采用密度泛函理论广义梯度近似第一性原理计算的方法研究了n型Ga掺杂的纤锌矿结构氧化物ZnO的晶格结构、能带结构和态密度,在此基础上分析了其电性能.计算结果表明,掺杂ZnO氧化物晶格a,b轴增大,c轴略有减小;Ga掺杂ZnO氧化物两能带之间具有0.6eV的直接带隙,需要载流子(电子)跃迁的能隙宽度较未掺杂的ZnO氧化物减小;掺杂体系费米能级附近的态密度大大提高,其能带主要由Gas态、Zns态和Os态电子构成,且他们之间存在着强相互作用,其中Gas态电子对导带贡献最大.电输运性能分析结果表明,Ga掺杂ZnO氧化物导电机构由Znp-Op电子在价带与导带的跃迁转变为Gas-Znd-Os电子在价带与导带的跃迁,这也表明Gas态电子在导电过程中的重要作用;掺杂体系费米能级附近的载流子有效质量较未掺杂体系增大,且价带中的载流子有效质量较大,导带中的载流子有效质量较小.  相似文献   

8.
丁超  李卫  刘菊燕  王琳琳  蔡云  潘沛锋 《物理学报》2018,67(21):213102-213102
基于第一性原理的密度泛函理论和平面波超软赝势法,采用广义梯度近似算法研究了Sb,S两种元素共掺杂SnO2材料的电子结构与电学性质.电子结构表明:共掺杂后材料仍然为n型导电直接带隙半导体;电荷密度分布改变,S原子与Sn,Sb原子轨道电子重叠加剧.能带结构表明,Sb,S共掺SnO2在能带中引入新的能级,能带带隙相比于单掺更加窄化,费米能级进入导带表现出类金属特性.电子态密度计算结果进一步证实了电子转移的正确性:在价带中部,S原子轨道与Sn,Sb轨道发生杂化,电子转移加剧,价带顶部被S 3p轨道占据,提供了更多的空穴载流子,价带顶上移;随着S掺杂浓度的增加,带隙宽度继续减小,导带逐渐变窄,导电性能呈现越来越好的趋势.  相似文献   

9.
冯庆  王寅  王渭华  岳远霞 《计算物理》2012,29(4):593-600
采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究N和S单掺杂以及N和S共掺杂金红石相TiO2的能带结构,态密度和光学性质.结果表明:N掺杂导致禁带宽度减小为1.43 eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.32 eV;N和S共掺杂导致能带结构中出现了两条杂质能带,靠近导带的一条杂质能级距离导带底约0.35 eV,靠近价带的一条杂质能级距离价带顶约0.85 eV,杂质能级主要由N原子的2p轨道和S原子的3p轨道组成.N和S掺杂后不但使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,光催化活性增强.  相似文献   

10.
李琳  孙宇璇  孙伟峰 《计算物理》2020,37(4):488-496
基于密度泛函的第一原理赝势平面波方法,计算晶体结构、电子结构和光学性质,研究硫钒铜矿化合物Cu3VS4、Cu3NbS4和Cu3TaS4的电子输运及电致变色特性,探讨作为透明半导体材料应用于太阳能电池和电致变色器件的可能性.电子结构的计算表明这类化合物是间接带隙半导体,其电子能带的导带底和价带顶分别位于布里渊区的X点和R点.价带顶的电子本征态主要来自于Cu原子的d电子轨道,而导带底电子态主要来源于VB族元素原子的d电子轨道.能带结构、电荷布居分析、电子局域化函数和光吸收及反射谱的计算表明这些硫钒铜矿化合物属于极性共价半导体,具有较高的电荷迁移率和优良的电致变色特性,可应用于高效电致变色器件.  相似文献   

11.
The electronic structure of Sr2Bi2O5 is calculated by the GGA approach. Both of the valence band maximum and the conduction band minimum are located at Γ-point. This means that Sr2Bi2O5 is a direct band-gap material. The wide energy-band dispersions near the valence band maximum and the conduction band minimum predict that holes and electrons generated by band gap excitation have a high mobility. The conduction band is composed of Bi 6p, Sr 4d and O 2p energy states. On the other hand, the valence band can be divided into two energy regions ranging from −9.5 to −7.9 eV (lower valence band) and from −4.13 to 0 eV (upper valence band). The former mainly consists of Bi 6s states hybridizing with O 2s and O 2p states, and the latter is mainly constructed from O 2p states strongly interacting with Bi 6s and Bi 6p states.  相似文献   

12.
We perform first-principles calculations to investigate the band structure, density of states, optical absorption, and the imaginary part of dielectric function of Cu, Ag, and Au-doped anatase TiO2 in 72 atoms systems. The electronic structure results show that the Cu incorporation can lead to the enhancement of d states near the uppermost of valence band, while the Ag and Au doping cause some new electronic states in band gap of TiO2. Meanwhile, it is found that the visible optical absorptions of Cu, Ag, and Au-doped TiO2, are observed by analyzing the results of optical properties, which locate in the region of 400-1000 nm. The absorption band edges of Cu, Ag, and Au-doped TiO2 shift to the long wavelength region compared with the pure TiO2. Furthermore, according to the calculated results, we propose the optical transition mechanisms of Cu, Ag, and Au-doped TiO2. Our results show that the visible light response of TiO2 can be modulated by substitutional doping of Cu, Ag, and Au.  相似文献   

13.
本文通过密度泛函理论第一性原理平面波超软赝势计算方法计算了Mn掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。计算结果显示掺杂Mn后的6H-SiC为间接带隙p型半导体,且带隙较本征体有所降低,带隙由2.022 eV降为0.602 eV,电子从价带跃迁所需能量减少。掺杂后的Mn的3d能级在能带结构中以杂质能级出现,提高了载流子浓度,导电性增强。光学性质研究中,掺杂Mn后的介电函数虚部在低能处增加,电子激发态数量增多,跃迁概率增大。掺杂后的光吸收谱能量初值也较未掺杂的3.1 eV扩展到0 eV,反射谱发生红移。由于禁带宽度的降低使得光电导率起始范围得到扩展。  相似文献   

14.
We present a first-principles investigation of the crystal and electronic structure as well as the average insertion voltage of the Li-site (by Na and Cr) and metal-site (by isovalent Ni, Zn, Ca, Mg and Mn and aliovalent Cu, Al, In, Mo and Zr) doped LiCoPO4. The results show that both the Li-site doping and metal-site doping may reduce the volume change of the material during Li extraction/reinsertion process. The metal doped at Li-site will block the path of Li ion diffusion. The doping by aliovalent transition metals will introduce defect levels in the energy band. It could influence the conductivity insertion voltage.  相似文献   

15.
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对稀土元素La,Y单掺杂和La和Y共掺杂GaN的晶格常数、电子结构及光学性质进行了计算与分析.计算结果表明:掺杂改变了GaN的能带结构,未掺杂和Y掺杂形成导带底和价带顶位于G点的直接带隙半导体,而La掺杂和La和Y共掺杂形成导带底位于G点,价带顶位于Q点的间接带隙半导体.可以通过掺杂元素来调制GaN的禁带宽度和带隙类型,掺杂均提高GaN在低能区的静态介电常数、反射率、折射率,使光子的跃迁强度增大,说明稀土元素La,Y掺杂可有效调制GaN的光电性质.  相似文献   

16.
Based on the density functional pseudopotential method, the electronic structures and the optical properties of CdI2 doped with Cu are investigated in detail. The calculation results indicate that the defect of Cu(Cd) exists steadily with a certain solubility. For the Cu doped CdI2, the new highly localized impurity bands induced by Cu 3d states lie just across the Fermi energy at the top of the valence band. The doping of Cu induces reduction of band gap of CdI2; red shifts are revealed in both the imaginary part of dielectric function and the absorption spectra corresponding to the change in band gaps. Moreover, the study of the reflection spectrum and the loss function shows that the doped Cu is responsible for the increased reflection peak intensity and the red shift of the plasma resonant frequency of CdI2.  相似文献   

17.
The nitrogen concentration effects on electronic band structures and photocatalytic performance of N-doped sodium niobate (NaNbO3) have been investigated by first-principles calculations based on density functional theory (DFT). At lower nitrogen doping levels, some localized N 2p states are formed above the valence band (O 2p) in N-doped NaNbO3, leading to the reduction of the photon transition energy in comparison to that of undoped compound. Under higher doping levels, the N 2p states mix with O 2p states and then move the top of valence band upward. Two possible mechanisms for increasing visible light absorbance in N-doped NaNbO3 are tentatively put forward according to the doping levels, which would be of importance in understanding and developing the visible-light-sensitive nitrogen-doped multimetal oxide.  相似文献   

18.
采用第一性原理方法对Ti掺杂CrSi2的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数、反射谱、折射率和光电导率进行了计算,对Ti置换Cr原子后的光电特性变化进行了分析.结果表明:Ti置换Cr原子后,晶格常数a,b和c均增大,体积变大;Ti的掺入引入了新的杂质能级,导致费米能级插入价带中,Cr11TiSi24变为p型半导体,带隙宽度由未掺杂时的0.38eV变为0.082eV,价带顶和导带底的态密度主要由Cr-d和Ti-d层电子贡献;与未掺杂CrSi2相比,Cr11TiSi24的介电峰发生了红移,仅在1.33eV处有一个峰,而原位于4.53eV处的峰消失;吸收系数,反射率和光电导率明显降低.  相似文献   

19.
Doping with transition metal ions in TiO2 has been found effective to modify the electronic structure of TiO2 nanoparticles. Application of synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES) to Nd-doped TiO2 nanoparticles revealed that there existed different peak positions and structure with different doping concentration in the valence band spectra. From the onset of valence band spectrum, it was observed that doping Nd ions alters the electronic structure and makes the band gap of TiO2 narrow.  相似文献   

20.
We have investigated by means of first-principles total energy calculations the electronic structure of the sulvanite compounds: Cu3VS4, Cu3NbS4 and Cu3TaS4; the later is a possible candidate as a p-type transparent conductor with potential applications in solar cells and electrochromic devices. The calculated electronic structure shows that these compounds are indirect band gap semiconductors, with the valence band maximum located at the R-point and the conduction band minimum located at the X-point. The character of the valence band maximum is dominated by Cu d-states and the character of the conduction band minimum is due to the d-states of the group five elements. From the calculated charge density and electron localisation function we can conclude that the sulvanite compounds are polar covalent semiconductors.  相似文献   

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