稀土元素Lu,Sc掺杂GaN光电特性的第一性原理研究

作者：付莎莎; 肖清泉; 姚云美; 邹梦真; 谢泉

来源：原子与分子物理学报, 2024, 41(01): 167-173.

• GaN
• 第一性原理
• 掺杂
• 光电性质

基于密度泛函理论，采用广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法，计算了本征GaN和稀土元素Lu、Sc掺杂GaN体系的电子结构和光学性质.结果表明：计算得到本征GaN的禁带宽度为3.37 eV,与实验值(3.39 eV)接近. Lu掺杂后GaN体系带隙变窄，而Sc掺杂后诱导了深能级杂质，带隙变宽，但仍为直接带隙半导体.掺杂后体系均发生畸变，晶格常数和体积增大，且在费米能级附近产生杂质带. Lu、Sc掺杂GaN体系的静态介电常数较本征GaN(4.50)均有所增大.Lu、Sc掺杂后体系介电常数虚部整体左移，光吸收边往低能方向移动，发生了红移现象.计算结果对稀土元素Lu、Sc掺杂GaN高压光电材料的开发和研究提供了理论依据.

• 单位
  贵州大学