SiO_2基质中包埋纳米晶Si光电性质的模拟计算

采用第一性原理方法,研究了SiO2基质中包埋纳米晶Si的电子结构及光学性质。结果表明:位于约1.7eV的吸收峰是–0.59eV能级上的电子向由价键畸变产生的1.2eV能级跃迁的结果。纳米Si粒中含不饱和键的Si原子的p轨道对可见光区光的吸收有主要的贡献。同时由于这些缺陷引入的能级使价带、导带在Fermi面发生交叠而表现出导电性。

SiO_2中包埋纳米晶Si光电性质的计算

采用第一性原理平面波赝势方法计算了SiO2基质包埋不同尺寸纳米晶粒Si3和Si5的电子结构及光学性质。结果表明,随着包埋纳米晶粒尺寸的减小,包埋Si3结构的带隙比包埋Si5结构宽,但包埋Si5结构对可见光区的吸收优于包埋Si3结构。Si3结构的第一个吸收峰在约3.9eV处,Si5结构的第一个吸收峰在约4.6eV处。计算表明,Si纳米颗粒中Si原子数与包埋基质的分子数之比为45.46%是一种较好的结构参数,对可见光区吸收效果好。