电子元件与材料

2023, v.42;No.379(09) 1094-1101

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镧系元素(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)掺杂NaTaO_3光电性质影响的第一性原理研究
First-principles study on the effect of lanthanide elements (Ce,Pr,Nd,Sm,Eu) dopants on the photoelectric properties of NaTaO_3

赵旭才,晋宇恒,郭思嘉,卫来,张丽丽,雷博程

摘要(Abstract):

为提高NaTaO_3在可见光区的光谱响应范围,利用第一性原理方法研究了镧系金属(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)掺杂NaTaO_3体系,并对掺杂前后体系的晶体结构、形成能、电子结构以及光学性质进行了计算与分析。结果表明:掺杂体系均发生了晶格畸变,导致体系键布局发生变化,使体系内的正负电荷不再重合,从而在体系内产生了局域电势差,这有效阻碍了体系内部光生电子与空穴的复合,有利于提高NaTaO_3体系的光催化能力。在形成能的计算中发现NaTa_(0.875)Pr_(0.125)O_3的形成能最小,表明该体系最容易形成。掺杂体系的禁带宽度均减小,能级变密集。从态密度图中发现掺杂会加强原子轨道在费米能级的杂化程度,可以有效减少电子-空穴对的复合。从光学性质中发现Ce、Pr、Eu的掺入使NaTaO_3发生了红移,其中NaTa_(0.875)Pr_(0.125)O_3对可见光的响应范围最广,该体系有望成为新型高效的光催化剂材料。

关键词(KeyWords): NaTaO_3;第一性原理;电子结构;光学性质;光催化

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 伊犁师范大学科研项目(2022YSYB016);伊犁师范大学博士启动基金(2021YSBS009);; 新疆维吾尔自治区高校科技计划项目(XJEDU2021Y044);; 新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题(2021D04015)

作者(Author): 赵旭才,晋宇恒,郭思嘉,卫来,张丽丽,雷博程

DOI: 10.14106/j.cnki.1001-2028.2023.1482

参考文献(References):

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