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时间:2020-03-26
《In、Sc掺杂对SrTiO3电子结构和光学性质的影响.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MarchActaPhys.一Chim.Sin.,2010,26(3):751—757751【Article】www.whxb.pku.edu.cnIn、Sc掺杂对SrTiO3电子结构和光学性质的影响负江妮张志勇(西北大学信息科学与技术学院,西安710127)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计算方法,研究了In、ScP型掺杂对SrTiO。母体化合物稳定性、电子结构和光学性质的影响.计算结果表明:掺杂后,SrlnT5()和SrScTi()3的稳定性降低,体系显示P型简并半导体特征
2、,掺杂仅引起杂质原子近邻区域的几何结构发生变化.同时,Srlnoi5()。和SrSc
3、T5()。体系的光学带隙分别胜宽0.35、0.30eV,光学吸收边发生蓝移,在1.25—2.00eV的能量区间出现新的吸收峰,该吸收峰与体系Drude型自由载流子的激发相关.此外,srI0和SrScITi一5()。体系的可见光透过率有了明显的提高,在350-625am波长范围透过率高于85%.掺杂原子在费米能级处低的电子态密度限制了跃迁概率和光吸收.大的禁带宽度、小的跃迁概率和弱的光吸收是Srln0ITi00。和SrScio.5()。体系具有较高光学透明度的原
4、因.关键词:第一性原理计算;SrTiO;P型掺杂;电子结构;光学性质中图分类号:O641EffectofInandScDopingontheElectronicStructureandOpticalPropertiesofSrTi03YUNJiang—NiZHANGZhi—Yong(SchoolofInformationScienceandTechnology,NorthwestUniversity,Xian710127,P.R.China)Abstract:TheeffectofInandScP—typedopingonthestructur
5、alstabifity,electronicstructure,andopticalpropertiesofSrTiO3wasinvestigatedbyfirst—principlescalculationsofplanewaveultra-softpseudo—potentialbasedondensityfunctionaltheory(DFr).ThecalculatedresultsrevealedthatthestructuralstabilityofSrTiO3wasweakenedafterInandScdopingandtha
6、tthepartialsubstitutionofInforTi(orScforTi)merelyresultedinlocalstructuralchangesaroundthedopantsites.ThedopedSrln0.1zsTio~7503andSrSc012ITioO3systemsareP—typedegeneratesemiconductors.Theopticalbandgapwasbroadenedbyabout0.35eVforSrlno
7、Ti5O3and0.30eVforSrScnl28r50Inaddition,a
8、.12noticeableblue·-shiftoftheabsorptionspectraledgewasobservedinthetwoP--typedopingsystemsandanewabsorptionappearedataround1.25to2.00eVbecauseoftheDrude—typebehaviorofthefree—carderexcitation.TheopticaltransmittanceofSrlno.i0%03andSrScn12Jio~TsO3improvedsignificantlyafterdop
9、ingandthetransmittanceswerehigherthan85%from350to625am.Thewidebandgap,smalltransitionprobability,andweakabsorptionbecauseofthelowpartialdensityofstatesofimpuritiesintheFermilevelresultinSrln0霹andSrScom3.beingopticallytransparent.KeyWords:First-principlescalculation;SrTiO3;P—
10、typedoping;Electronicstructure;OpticalpropertyStrontiumtitanate(SrTiO3),aty
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