人工晶体学报

作者：叶建峰, 肖清泉, 秦铭哲, 谢泉

单位：贵州大学大数据与信息工程学院,新型光电子材料与技术研究所,贵阳 550025

关键词：第一性原理,CrSi2,掺杂,电子结构,光学性质,

基金：贵州省留学回国人员科技活动择优资助项目([2018]09);贵州省高层次创新型人才培养项目([2015]4015);贵州省研究生科研基金([2020]035)

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Sc、Ce单掺和共掺后CrSi2的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数和光电导率进行了计算。结果表明:Sc、Ce掺杂CrSi2的晶格常数增大,带隙变小。本征CrSi2的带隙为0.386 eV,Sc、Ce单掺及共掺CrSi2的禁带宽度分别减小至0.245 eV、0.232 eV、0.198 eV,费米能级均向低能区移动进入价带。由于Sc的3d态电子和Ce的4f态电子的影响,Sc、Ce掺杂的CrSi2在导带下方出现了杂质能级。掺杂后的CrSi2介电函数虚部第一介电峰峰值增加且向低能方向移动,说明Sc、Ce掺杂使得CrSi2在低能区的光跃迁强度增强,Sc-Ce共掺时更明显。Sc、Ce掺杂的CrSi2吸收边在低能方向发生红移,在能量大于21.6 eV特别是在位于31.3 eV的较高能量附近,本征CrSi2几乎不吸收光子,Sc单掺和Sc-Ce共掺CrSi2吸收光子的能力有所增强,并在E=31.3 eV附近形成了第二吸收峰。说明掺杂Sc、Ce改善了CrSi2对红外和较高能区光子的吸收。在小于3.91 eV的低能区掺杂后的CrSi2光电导率增加。在20.01 eV<E<34.21 eV时,本征CrSi2光电导率为零,但Sc、Ce掺杂后的体系不为零,掺杂拓宽了CrSi2的光响应范围。研究结果为CrSi2基光电器件的应用与设计提供了理论依据。

来源：2021年第8期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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