Al掺杂TiO2基晶体材料电子结构及光学性质的理论研究

• 作者: 余小英 唐文翰 房慧 李凡生 王如志 郑鑫 黄灿胜
• 来源期刊: 量子电子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 光电子学 TiO2 Al掺杂 电子结构 光学性质
• 年，卷（期）: 2019,（1）
• 所属期刊栏目: 半导体光电
• 页码范围: 116-122
• 页数: 7页
• 分类号: TN304.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-5461.2019.01.018

摘要

采用密度泛函理论计算分析的方法系统研究了Al掺杂TiO2基晶体材料的电子结构和光学性质.结果表明,本征TiO2材料具有直接带隙型能带,其带隙宽度为2.438 eV,Al掺杂TiO2材料同样具有直接带隙型能带,其带隙宽度降低至2.329 eV.本征TiO2与Al掺杂的TiO2材料均含有五个子能带,但是Al掺杂TiO2材料子能带位置发生改变.Al掺杂在TiO2材料价带中引入大量新的能级,降低了费米能级上的态密度, Al掺杂为n型掺杂.对于Al掺杂TiO2材料来说,s态电子和p态电子主要在Al掺杂TiO2材料的带内跃迁过程起较大的作用.Al掺杂的TiO2材料最强的介电吸收峰在320 nm附近,Al掺杂拓展了TiO2材料的光吸收范围,其介电吸收能量范围向长波方向移动.本征TiO2及Al掺杂TiO2材料在1000 nm以下波长的折射率曲线相似.Al掺杂TiO2材料在500 nm以下的折射率较本征TiO2材料降低,而500 nm以上折射率较本征TiO2材料增大.