Sc、Ce掺杂CrSi_(2)的电子结构与光学性质的第一性原理

摘要

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Sc、Ce单掺和共掺后CrSi_(2)的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数和光电导率进行了计算。结果表明:Sc、Ce掺杂CrSi_(2)的晶格常数增大,带隙变小。本征CrSi_(2)的带隙为0.386 eV,Sc、Ce单掺及共掺CrSi_(2)的禁带宽度分别减小至0.245 eV、0.232 eV、0.198 eV,费米能级均向低能区移动进入价带。由于Sc的3d态电子和Ce的4f态电子的影响,Sc、Ce掺杂的CrSi_(2)在导带下方出现了杂质能级。掺杂后的CrSi_(2)介电函数虚部第一介电峰峰值增加且向低能方向移动,说明Sc、Ce掺杂使得CrSi_(2)在低能区的光跃迁强度增强,Sc-Ce共掺时更明显。Sc、Ce掺杂的CrSi_(2)吸收边在低能方向发生红移,在能量大于21.6 eV特别是在位于31.3 eV的较高能量附近,本征CrSi_(2)几乎不吸收光子,Sc单掺和Sc-Ce共掺CrSi_(2)吸收光子的能力有所增强,并在E=31.3 eV附近形成了第二吸收峰。说明掺杂Sc、Ce改善了CrSi_(2)对红外和较高能区光子的吸收。在小于3.91 eV的低能区掺杂后的CrSi_(2)光电导率增加。在20.01 eV