La掺杂对SnO_2薄膜光学特性影响的第一性原理及实验研究

采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法探讨了La掺杂对Sn O2光学特性的影响,并通过实验进行验证。理论分析表明,由于La的掺入,费米能级上移进入导带,禁带宽度变小,介电函数虚部与吸收谱发生红移。实验结果表明La掺杂并没有改变晶型结构,晶格常数略微增大,晶粒尺寸减小。薄膜在可见光区的透过率除7%La掺杂外均超过80%,且随掺杂浓度增加禁带宽度逐渐减小,实验结果与理论计算结果相互验证,为稀土掺杂Sn O2的研究提供依据。

Ce掺杂SnO_2材料结构和光学性质的研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,用广义梯度近似(GGA)PBE交换相关泛函,研究稀土Ce掺杂的SnO2材料能带结构和光学性质,对纯SnO2和掺杂后的能带结构、态密度以及光学性质进行了分析对比。结果表明,掺杂后材料均属直接跃迁半导体,Ce的4f轨道进入导带使导带底向低能端移动,禁带宽度变小,吸收光谱与介电函数虚部谱线相对应,吸收谱发生红移,峰强减弱,各峰值与电子跃迁吸收有关。因此,本文可对接下来的实验研究有一定借鉴作用。