In、Sc掺杂对SrTiO3电子结构和光学性质的影响.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MarchActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(3)：751—757751【Article】www．whxb．pku．edu．cnIn、Sc掺杂对SrTiO3电子结构和光学性质的影响负江妮张志勇(西北大学信息科学与技术学院，西安710127)摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法，研究了In、ScP型掺杂对SrTiO。母体化合物稳定性、电子结构和光学性质的影响．计算结果表明：掺杂后，SrlnT5()和SrScTi()3的稳定性降低，体系显示P型简并半导体特征

2、，掺杂仅引起杂质原子近邻区域的几何结构发生变化．同时，Srlnoi5()。和SrSc

3、T5()。体系的光学带隙分别胜宽0．35、0．30eV，光学吸收边发生蓝移，在1．25—2．00eV的能量区间出现新的吸收峰，该吸收峰与体系Drude型自由载流子的激发相关．此外，srI0和SrScITi一5()。体系的可见光透过率有了明显的提高，在350-625am波长范围透过率高于85％．掺杂原子在费米能级处低的电子态密度限制了跃迁概率和光吸收．大的禁带宽度、小的跃迁概率和弱的光吸收是Srln0ITi00。和SrScio．5()。体系具有较高光学透明度的原

4、因．关键词：第一性原理计算；SrTiO；P型掺杂；电子结构；光学性质中图分类号：O641EffectofInandScDopingontheElectronicStructureandOpticalPropertiesofSrTi03YUNJiang—NiZHANGZhi—Yong(SchoolofInformationScienceandTechnology，NorthwestUniversity，Xian710127,P．R．China)Abstract：TheeffectofInandScP—typedopingonthestructur

5、alstabifity，electronicstructure，andopticalpropertiesofSrTiO3wasinvestigatedbyfirst—principlescalculationsofplanewaveultra-softpseudo—potentialbasedondensityfunctionaltheory(DFr)．ThecalculatedresultsrevealedthatthestructuralstabilityofSrTiO3wasweakenedafterInandScdopingandtha

6、tthepartialsubstitutionofInforTi(orScforTi)merelyresultedinlocalstructuralchangesaroundthedopantsites．ThedopedSrln0．1zsTio~7503andSrSc012ITioO3systemsareP—typedegeneratesemiconductors．Theopticalbandgapwasbroadenedbyabout0．35eVforSrlno

7、Ti5O3and0．30eVforSrScnl28r50Inaddition，a

8、．12noticeableblue·-shiftoftheabsorptionspectraledgewasobservedinthetwoP--typedopingsystemsandanewabsorptionappearedataround1．25to2．00eVbecauseoftheDrude—typebehaviorofthefree—carderexcitation．TheopticaltransmittanceofSrlno．i0％03andSrScn12Jio~TsO3improvedsignificantlyafterdop

9、ingandthetransmittanceswerehigherthan85％from350to625am．Thewidebandgap，smalltransitionprobability，andweakabsorptionbecauseofthelowpartialdensityofstatesofimpuritiesintheFermilevelresultinSrln0霹andSrScom3．beingopticallytransparent．KeyWords：First-principlescalculation；SrTiO3；P—

10、typedoping；Electronicstructure；OpticalpropertyStrontiumtitanate(SrTiO3)，aty