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硼氮掺杂对立方PbTiO_3电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

黄彬荣  文志勤  卢涛仪  邹正光  赵宇宏  
【摘要】:钛酸铅(PTO)因具有优异的铁电、压电特性及光学性质而备受关注.但B、N掺杂对顺电相PTO电子结构和光学性质的影响还不明确,因此,利用第一性原理对立方PTO开展准确的性质预测尤为必要.本文采用广义梯度近似的PBE泛函(GGA-PBE)和杂化泛函(HSE06)研究了B、N替位掺杂(B_O、N_O)和O空位(V_O)对PTO的基态性质、电子结构和光学性质的影响.研究表明:贫氧态的PTO比富氧态更容易形成杂质缺陷,且N_O缺陷最难形成.当B_O、N_O缺陷存在时,PTO的价带顶和导带底向低能量方向移动,在两者之间出现杂质能级,使其导电性能提高且含B_O的PTO为间接带隙半导体,而含N_O的PTO为直接带隙半导体. N_O体系在波长大约为230 nm处有最大吸收峰,该峰主要源于O 2p和Ti 3d之间的电子跃迁,且N_O体系对可见光的吸收能力最强,有望提高PTO的光催化能力.

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