GGA+U法研究稀土(La、Ce、Pr、Nd)掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

作者：雷博程; 刘桂安; 王少霞; 赵旭才; 毛著鹏; 夏桐; 黄以能; 张丽丽^*

来源：人工晶体学报, 2019, 48(09): 1608-1620.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2019.09.007

• ZnO
• 第一性原理
• 形成能
• 电子结构
• 光学性质

基于GGA+U的第一性原理方法,分析了La、Ce、Pr、Nd四种元素掺杂的Zn O结构,对晶体的结构、电子结构和光学性质进行了对比分析。由键布局分析可知,掺杂体系Zn-O键共价性的强弱与杂质掺入原子的序数成正比。掺杂后体系的类型仍为直接跃迁,能级整体下移;随着Pr、Nd掺入,出现了杂质能级,这是由稀土元素的4f电子态所导致。在光学性质方面,掺杂体系的吸收系数、静介电常数都比纯Zn O的高,体系的吸收边都向低能方向移动,其中Zn7La O8的红移程度最高、静介电常数最大,说明其光催化能力和极化能力都最强。

• 单位
  伊犁师范大学; 固体微结构物理国家重点实验室