Nd、N掺杂ZnO的电子结构和光学性质的第一性原理研究

作者：刘丹枫; 赵璨; 刘桂安; 雷博程; 夏桐; 黄以能; 张丽丽^*

来源：原子与分子物理学报, 2019, 36(05): 881-888.

• ZnO
• 电子结构
• 第一性原理
• 光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理,使用GGA+U方法计算出N、Nd分别单掺ZnO及N、Nd共掺ZnO晶体的形成能,能带结构,态密度及光学性质.经过对比发现:N、Nd各掺杂ZnO中,共掺体系比单掺体系更容易形成,其中低浓度掺杂难度更低;共掺体系随着掺杂浓度的升高,其畸变的强度就越强,禁带宽度变窄,电子跃迁到导带上所需的能量更小,光吸收系数较大,并且都产生了红移,光谱响应范围扩展到了整个可见光区域;共掺体系在低能区域的介电谱峰值较高,说明其极化能力较强,光生电场强度较大,会使光激发载流子在晶体内的迁移变快,对电荷的束缚能力增强.因此N、Nd共掺可以有效提升ZnO的光催化性和极化能力.

• 单位
  伊犁师范大学