马万坤
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陈建华
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张国范
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李玉琼
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冯其明
中国有色金属学报
采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势法,对不同As掺杂浓度FeS 2的几何结构、电子结构和光学性质进行计算和讨论.采用2×2×2(Fe32S63As),2×2×1(Fe16S31As)和2×1×1(Fe8S15As)的超晶胞模型,用1个As原子取代1个S原子,使掺杂浓度分别为1.93%、3.82%和7.48%(质量分数),然后进行3种掺杂体系的计算,并将其与理想体系进行对比.几何结构与电子结构的计算结果表明:As掺杂使得FeS 2的晶格常数和晶胞体积增大,导带部分下移,禁带宽度减小,并且在-10.4~-9.5 eV的浅部价带产生了由As的p态贡献的杂质能级.光学性质计算结果表明,掺杂后Fe(S 1-x As x)2的静态介电常数、折射率和光电导率在一定范围内均随着掺杂量的增大而明显增大,说明As掺杂显著增强了FeS 2对光的吸收以及光电转换效率.
关键词:
As掺杂
,
黄铁矿
,
光电性质
,
第一性原理
武佳佳
,
马万坤
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焦芬
,
覃文庆
中国有色金属学报
doi:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.03.019
采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势法,研究Cu、Ni单掺杂与共掺杂体系中FeS2的晶体结构、电子结构和光学性质.结果表明:掺杂后黄铁矿发生晶格畸变,晶格常数变大,掺杂在FeS2禁带中引入杂质能级,使禁带变窄,费米能级上移进入导带,掺杂黄铁矿的态密度穿过费米能级,形成简并半导体,体系的导电率增强.光学性质计算表明:掺杂后介电函数虚部主峰、吸收系数和光电导率均出现红移、峰值减小.共掺杂后的光跃迁强度明显增强,可见光区范围内的光吸收系数和光电导率均增大,说明Cu-Ni共掺杂显著增强FeS2对光的吸收以及光电转换效率.
关键词:
Cu-Ni掺杂
,
FeS2
,
光学性质
,
第一性原理计算
