Al掺杂TiO2基晶体材料电子结构及光学性质的理论研究

作者：唐文翰; 房慧^*; 李凡生; 黄灿胜; 余小英; 郑鑫; 王如志

来源：量子电子学报, 2019, 36(01): 116-122.

DOI：10.3969/j.issn.1007-5461.2019.01.018

• 光电子学
• TiO2
• Al掺杂
• 电子结构
• 光学性质

采用密度泛函理论计算分析的方法系统研究了Al掺杂TiO2基晶体材料的电子结构和光学性质.结果表明,本征Ti02材料具有直接带隙型能带,其带隙宽度为2.438 eV,Al掺杂TiO2材料同样具有直接带隙型能带,其带隙宽度降低至2.329 eV.本征TiO2与Al掺杂的TiO2材料均含有五个子能带,但是Al掺杂TiO2材料子能带位置发生改变.Al掺杂在Ti02材料价带中引入大量新的能级,降低了费米能级上的态密度,Al掺杂为n型掺杂.对于Al掺杂TiO2材料来说,s态电子和p态电子主要在Al掺杂TiO2材料的带内跃迁过程起较大的作用.Al掺杂的TiO2材料最强的介电吸收峰在320 nm附近,Al掺杂拓展了TiO2材料的光吸收范围,其介电吸收能量范围向长波方向移动.本征TiO2及Al掺杂TiO2材料在1000 nm以下波长的折射率曲线相似.Al掺杂TiO2材料在500 nm以下的折射率较本征TiO2材料降低,而500 nm以上折射率较本征TiO2材料增大.

• 单位
  电子工程学院; 北京工业大学; 广西民族师范学院