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用第一性原理研究Ti掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性能

孟德兰 , 闫金良 , 牛培江

材料科学与工程学报 doi:10.14136/j.cnki.issn.1673-2812.2015.04.004

用GGA+U的方法研究了本征β-Ga2O3和Ti掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性能.晶格常数的计算值与实验值差别小于1％,本征β-Ga2O3的带隙计算值4.915eV,与实验值4.9eV一致.Ti替位Ga(1)位置和Ti替位Ga(2)位置的β-Ga2O3的价带最大值和导带最小值间隙分别为4.992eV和4.955eV,Ti掺杂引入的杂质带起到中间带作用,可以使电子从杂质带跃迁到导带和价带跃迁到杂质带.Ti掺杂β-Ga2O3中间带的存在使其成为潜在的宽光谱吸收太阳能电池材料.

关键词: 第一性原理 , Ti掺杂β-Ga2O3 , 电子结构 , 光学性能

Ti掺杂β-Ga2O3电子结构和光学性质的第一性原理计算

郭艳蕊 , 严慧羽 , 宋庆功 , 陈逸飞 , 郭松青

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.08.032

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,研究了Ti掺杂β-Ga2 O3系统的电子结构和光学性质.计算结果表明,Ti替代八面体的Ga(2)时系统形成能最低,容易在实验上合成;Ti掺杂在导带底附近引入了浅施主能级,极大地提高了β-Ga2 O3系统的导电性.Ti掺杂时稳定体系倾向于自旋极化态,且费米面处自旋极化率接近100％.光学性质的计算结果显示,Ti掺杂β-Ga2O3是极具潜力的n型紫外透明的半导体.

关键词: 第一性原理 , Ti掺杂β-Ga2O3 , 电子结构 , 光学性质

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