Ga-Cd-O的电子结构和光学性质的第一性原理计算

摘要：

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Cd掺杂对β-Ga2O3物理性能的影响.通过建立β-Ga2O3模型,用Cd原子替代部分的Ga原子后构建了不同Cd掺杂量模型(CdxGa1-x)2O3(x=12.5％、25％、50％),然后对不同的掺杂模型进行了几何结构优化,获得了稳定的晶格结构和晶格参数,并对它们的能带结构、态密度以及光学性质等进行了分析.计算结果表明,Cd掺杂会导致β-Ga2O3晶胞体积增大,稳定性减小.随着Cd掺杂浓度的增加,(CdxGa1-x)2O3体系的带隙表现出先减小后增大的趋势;并且随着Cd掺杂量的不同(12.5％、25％、50％),掺杂体系(CdxGa1-x)2O3的材料性质发生了变化,由β-Ga2O3的间接带隙材料先变为直接带隙材料(Cd浓度为12.5％、25％),然后又变回到间接带隙材料(Cd浓度为50％).此外,掺入Cd后降低了体系在一定能量范围内(6～25 eV)的吸收系数和反射率,从而提高了透光率.以上研究表明,选择合适的掺杂浓度可以实现光电性质丰富可调的(CdxGa1-x)2O3合金材料.

关键词：第一性原理、能带结构、光电性质、(CdxGa1-x)2O3合金、β-Ga2O3

所属期刊栏目：42

分类号：TN304(半导体技术)

资助基金：国家自然科学基金;广西科技基地和人才专项;广西高校引进海外高层次人才百人计划;广西高等学校千名中青年骨干教师培育计划

在线出版日期：2022-08-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：87-94