GGA+U方法研究C与Ti掺杂GaN的电子结构和光学性质

作者：刘纪博; 庞国旺; 马磊; 刘丽芝; 王晓东; 史蕾倩; 潘多桥; 刘晨曦; 张丽丽^*; 雷博程^*; 赵旭才; 黄以能

来源：人工晶体学报, 2022, 51(01): 77-84.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20211222.015

• 第一性原理
• 哈伯德U修正
• GaN
• 掺杂
• 电子结构
• 光学性质
• 半导体

作为一种优良的半导体材料,GaN所具有的宽禁带导致其只能吸收可见光中的紫光,因此如何增加GaN材料对可见光的利用率是一个值得研究的问题,掺杂是解决这个问题常用的手段。本文利用第一性原理的方法对本征GaN,C单掺、Ti单掺、C-Ti共掺GaN四种体系的电子结构和光学性质做了计算和分析,结果表明:掺杂后的体系都具有良好的稳定性;掺杂后各体系的体积均增大,说明杂质的引入使体系晶格发生畸变,对光生空穴-电子对的分离有促进作用,进而提高材料的光催化性能;杂质元素的引入使体系能级发生劈裂,电子跃迁更加容易;掺杂后各体系的介电函数虚部主峰均向低能区移动,吸收谱均红移至可见光区域,其中共掺体系在蓝绿光区域的吸收系数最大,由此可以推测C-Ti共掺有助于提高GaN的光催化性能。

• 单位
  固体微结构物理国家重点实验室; 伊犁师范大学