第一性原理研究卤氧化铋的电子结构和光学性质

摘要

为了系统的研究卤氧化铋BiOX(X=Cl,Br,I)半导体的晶体特征、电子结构与光学性质,本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,对BiOX的晶格常数、结构特性、能带结构、态密度、原子电荷分布和光学性质进行了计算。计算结果显示,BiOX属于间接带隙半导体,其禁带宽度分别为Eg(BiOCl)=2.50 eV、Eg(BiOBr)=2.10 eV、Eg(BiOI)=1.59eV.BiOX的态密度和原子电荷分布表明：(a) BiOX的价带顶主要由O 2p和Xnp轨道组成,而导带底主要由Bi 6p组成；(b)随着X原子序数的增加,Xns轨道的贡献明显增加,能级的弥散程度越来越显著；(c)原子之间共价键的强弱排序为Bi — O＞Bi—I＞Bi)— Br＞Bi— Cl.BiOCl、BiOBr和BiOI吸收边界的计算结果分别为355、448和645nm,与我们的实验结果376、442和628nm以及文献报道的376、442和628nm相一致.