Se和Cd掺杂GaN电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理,使用GGA+U方法分别计算Se和Cd单掺与共掺杂GaN体系的晶格常数、电子结构及光学性质.结果表明:与本征GaN相比,掺杂后体系的晶格常数发生了改变,禁带宽度减小,吸收光谱均发生红移,表明掺杂使体系的光谱响应范围得到更大拓展.其中,Cd单掺GaN体系的禁带宽度最小,并在费米能级附近有杂质能...     

镧系元素(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)掺杂NaTaO3光电性质影响的第一性原理研究

为提高NaTaO₃在可见光区的光谱响应范围，利用第一性原理方法研究了镧系金属(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)掺杂NaTaO₃体系，并对掺杂前后体系的晶体结构、形成能、电子结构以及光学性质进行了计算与分析。结果表明：掺杂体系均发生了晶格畸变，导致体系键布局发生变化，使体系内的正负电荷不再重合，从而在体系内产生了局域电势差，这有效阻碍了体系内部光生电子与空穴的复合，有利于提高NaTaO₃体系的光催化能力。在形成能的计算中发现NaTa_0.875Pr_0.125O₃的形成能最小，表明该体系最容易形成。掺杂体系的禁带宽度均减小，能级变密集。从态密度图中发现掺杂会加强原子轨道在费米能级的杂化程度，可以有效减少电子-空穴对的复合。从光学性质中发现Ce、Pr、Eu的掺入使NaTaO₃发生了红移，其中NaTa_0.875Pr_0.125O₃对可见光的响应范围最广，该体系有望成为新型高效的光催化...     

S和Al掺杂单层g-C3N4电子结构与光学性质的第一性原理研究

g-C₃N₄是一种典型的聚合物半导体材料，在可见光下就能完成对半导体要求较高的光催化反应。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单层g-C₃N₄、S单掺g-C₃N₄、Al单掺g-C₃N₄和S-Al共掺g-C₃N₄的形成能、电子结构及光学性质。结果表明：S掺杂空隙I位置、Al掺杂N2位置时，杂质原子最易掺入g-C₃N₄体系。与单层g-C₃N₄相比，掺杂后的体系均发生了晶格畸变以及红移现象，拓展了体系的光吸收范围，可推测出S、Al掺杂能够提高g-C₃N₄体系的光催化性。其中，S-Al共掺杂体系的光催化性是最优的，原因是共掺杂体系的分子轨道有较强的离域性，有利于提高载流子的迁移率，并且共掺杂能使单掺杂引入的深能级变浅，减少杂质能...