ZnNb2-xTaxO6(x=0～2.0) 材料电子结构与光学性质的第一性原理计算

• 作者: 张珏璇 李付绍 汪帆 沈静秋 王红成 罗祖君 闫宇星 高鹤榕 黄一凤
• 来源期刊: 发光学报
• 学科: 物理学
• 关键词: ZnNb2O6 电子结构 光学性能 第一性原理
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 材料合成及性能
• 页码范围: 38-47
• 页数: 10页
• 分类号: O411.3
• 字数: 4863字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/fgxb20204101.0038

摘要

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,理论研究了不同计量Ta掺入ZnNb2 O6材料的光电特性.通过对ZnNb2-xTaxO6(x=0～2.0)材料键结构和态密度的计算,并结合带间电子跃迁分析了材料的介电函数、折射率、反射率以及吸收系数.计算结果显示:(1)ZnNb2-xTaxO6(x=0～2.0)为间接半导体,带隙随着Ta原子的掺入呈下降趋势(x=0,Eg=3.51 eV;x=2,Eg=2.916 eV),随着Ta掺入量的增加导带顶逐渐移向费米面.态密度主要由O 2p、Zn 3d、Nb 4d、Ta 5d轨道组成;(2)ZnNb2-xTaxO6(x=0～2.0)价电子态呈现为非对称,具有很强的局域性,对材料整体的电子结构和键特性有重要的影响;(3)介电函数的计算表明,ZnNb2-xTaxO6(x=0～2.0)材料各向异性,最大吸收峰在3.02×105 cm-1附近,消光系数在带边表现出较强的吸收特性,进一步以带结构和态密度为出发点,探讨了电子带间跃迁的光电机理.该结果为研制高性能光电器件用新型功能材料提供了理论依据.