Er3+掺杂TiO2的局域结构及电子性质的第一性原理研究

作者：陈光平^*; 杨金妮; 乔昌兵; 黄陆君; 虞静

来源：Acta Physica Sinica, 2022, 71(24): 337-343.

• CALYPSO
• 3+掺杂TiO2" name="keyword">Er3+掺杂TiO2
• 局域结构
• 第一性原理计算

三价稀土铒离子(Er3+)掺杂二氧化钛(TiO2)因其优异的光电性能,在众多稀土掺杂发光晶体材料中脱颖而出,具有非常广泛的应用前景.利用CALYPSO (Crystal structure Ana LYsis by Particle Swarm Optimization)结构搜索方法和第一性原理计算,成功地预测和探究了三价铒离子掺杂二氧化钛(Er3+:TiO2)晶体的基态结构.首次报道Er3+掺杂TiO2的最低能量结构具有P■m2空间对称性.当Er3+离子掺杂基质晶体时,Er3+离子占据Ti4+离子的位置,并造成结构畸变,最终使得Er3+离子的局域对称性由D2d降低为C2v.通过电子结构计算发现Er3+掺杂TiO2的能带隙值约为2.27 eV,这表明Er3+离子的掺杂会导致体系的带隙值降低,但没有改变其半导体性质,从而在光伏电池和半导体激光器等领域具有更广泛的应用.这些发现不仅为进一步探索Er3+:TiO2晶体的性质和应用提供了数据参考,也为探究其他稀土掺杂晶体材料提供了最新的方法.

• 单位
  四川大学; 四川文理学院