Mn掺杂LiNbO3结构ZnTiO3的磁性和光电性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论计算了Mn掺杂LiNbO3结构的ZnTiO3(LN-ZnTiO3)的磁性和光电性质。计算结果表明Mn掺杂LN-ZnTiO3倾向占据Zn位,形成稳定的3d 5电子构型。Mn替代Zn位掺杂可以为LN-ZnTiO3提供较大的局域磁矩,约为5μB。同时在价带顶附近形成明显的Mn-3d和O-2p轨道的受主能级,降低了材料的带隙,促进可见光的吸收。在LN-ZnTiO3中掺杂Mn可以同时实现较大的局域磁矩和p型半导体的特性,拓展了材料在磁学和可见光吸收领域的应用。

理论设计ZnTiS_(3)化合物光电性能的第一性原理计算

根据实验上合成LiNbO_(3)(LN)构型的ZnTiO_(3)铁电化合物,基于第一性原理的方法设计研究了化合物LN-ZnTiS_(3)(LN构型)的特性。计算结果表明LN-ZnTiS_(3)化合物满足力学稳定条件。根据化学势平衡相图分析,LN-ZnTiS_(3)在常压下不会形成稳定结构,但施加外部压力可以形成稳定结构。电子态密度和带隙的计算结果表明,LN-ZnTiS_(3)的价带顶(VBM)主要由S-p轨道组成,导带底(CBM)则由Ti-d轨道组成,硫原子的替代可以促进体系费米能级以上的电子状态大幅度下降到较低的能级,从而减小LN-ZnTiS_(3)的带隙。LN-ZnTiS_(3)的带隙计算值为1.04 eV,可以促进可见光的吸收,可以看出LN-ZnTiS_(3)是一种潜在的高效率光伏材料。