高艺涵
,
侯清玉
,
赵春旺
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.09.020
当Cr掺杂ZnO 的摩尔数为0．0313~0．0625的范围内，掺杂体系的最小光学带隙宽度和吸收光谱分布随Cr掺杂浓度的变化出现了两类相反的实验结果.为了解决本问题，采用密度泛函理论(DFT)框架下的广义梯度近似(GGA＋U)平面波超软赝势方法，用PBE 泛函的计算方案来描述电子间的交换关联能，对未掺杂 ZnO 和3种不同浓度Cr掺杂ZnO 超胞模型进行了能带结构、态密度、差分电荷密度、布居值以及吸收光谱的计算.结果表明，当Cr掺杂摩尔数为0．0313~0．0625的范围内，随着Cr掺杂量增加，掺杂体系的晶格常数和体积增大，总能量和形成能减小，结构更稳定，掺杂更容易，最小光学带隙宽度增大，吸收光谱显著蓝移.计算结果与实验结果相一致，并合理解释了存在的问题.这对制备Cr掺杂ZnO 中实现短波长光学器件有一定的理论指导作用.
关键词:
Cr掺杂ZnO
,
光学带隙
,
吸收光谱
,
第一性原理
