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

人工晶体学报 ›› 2019, Vol. 48 ›› Issue (9): 1608-1614.

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

雷博程;刘桂安;王少霞;赵旭才;毛著鹏;夏桐;黄以能;张丽丽

伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000;伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000;南京大学物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,南京210093

出版日期:2019-09-15 发布日期:2021-01-20
基金资助:
新疆十三五重点学科开放课题(XJZDXK-PHY-201806)

Study on the Influence of Rare Earth (La, Ce, Pr, Nd) Doping on the Electronic Structure and Optical Properties of ZnO by GGA + U Method

LEI Bo-cheng;LIU Gui-an;WANG Shao-xia;ZHAO Xu-cai;MAO Zhu-peng;XIA Tong;HUANG Yi-neng;ZHANG Li-li

Online:2019-09-15 Published:2021-01-20

摘要/Abstract

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.

中图分类号:

O471

雷博程;刘桂安;王少霞;赵旭才;毛著鹏;夏桐;黄以能;张丽丽. 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[J]. 人工晶体学报, 2019, 48(9): 1608-1614.

LEI Bo-cheng;LIU Gui-an;WANG Shao-xia;ZHAO Xu-cai;MAO Zhu-peng;XIA Tong;HUANG Yi-neng;ZHANG Li-li. Study on the Influence of Rare Earth (La, Ce, Pr, Nd) Doping on the Electronic Structure and Optical Properties of ZnO by GGA + U Method[J]. JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS, 2019, 48(9): 1608-1614.

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