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

摘要：

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ZnO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ZnO的高,体系的吸收边都向低能方向移动,其中Zn7LaO8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.

关键词：ZnO、第一性原理、形成能、电子结构、光学性质

所属期刊栏目：48

分类号：O471(半导体物理学)

资助基金：新疆十三五重点学科开放课题XJZDXK-PHY-201806

在线出版日期：2019-12-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1608-1614,1620