碳掺杂WO_3电子结构的第一性原理研究

摘要

采用第一性原理计算方法详细研究了碳原子掺入WO3后体系的能带结构、态密度、导带边和价带边的位置的变化.考虑了碳原子处在间隙位置和碳原子替换氧原子两种情况.计算结果表明,碳原子替换氧原子时,体系是自旋极化的,在带隙中产生非常明显的C-2p杂质带.自旋向上部分带隙减小了0.92 e V,自旋向下部分带隙减小了0.08 e V.而碳处在间隙位置时,体系是非自旋极化的,碳原子倾向于与一个氧原子成键,带隙减小了0.2e V,有利于可见光的吸收.形成能计算表明,碳原子处在间隙位置掺杂更稳定.