电场对GaN/g-C3N4异质结电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

摘要：

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了GaN/g-C3N4异质结的稳定性、电子结构、光学性质及功函数,同时考虑了电场效应.结果表明:GaN/g-C3N4范德瓦耳斯异质结的晶格失配率(0.9％)和晶格失配能极低(–1.230 m e V/? 2,1? =0.1 nm),说明该异质结稳定性很好,且该异质结在很大程度上保留了GaN和g-C3N4的基本电子性质,可作为直接带隙半导体材料.同时,GaN/g-C3N4异质结在界面处形成了从GaN指向g-C3N4的内建电场,使得光生电子-空穴对可以有效分离,这有利于提高体系的光催化能力.进一步分析可知,外加电场使GaN/g-C3N4异质结的禁带宽度有着不同程度的减小,使得电子从价带跃迁至导带更加容易,有利于提高体系的光催化活性;此外,当外加电场高于0.3 V/?以及低于–0.4 V/?时,异质结的能带排列由I型向II型过渡,更好地实现光生电子-空穴对的分离,进一步提高了体系的光催化活性.因此,本文提出的构建异质结及施加外电场是提高体系光催化活性的有效手段.

关键词：电子结构、光学性质、功函数、外电场

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分类号：O484.1;TM23;O6411.1

资助基金：新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题;新疆维吾尔自治区高校科技计划;伊犁师范大学博士启动基金;新疆维吾尔自治区研究生创新项目;资助的课题

在线出版日期：2022-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：302-310