In掺杂GaN/ZnO/GaN范德瓦尔斯异质结的电子结构和光催化特性研究

摘要

为了减小GaN/ZnO/GaN异质结的带隙宽度,提高对可见光的吸收,采用第一性原理研究了In掺杂对GaN/ZnO/GaN异质结形成能、电子结构、光学性质和带边位置的影响.计算结果表明:In掺杂GaN/ZnO/GaN异质结界面处的形成能更低,因此容易在界面处形成;In置换Zn和Ga使得带隙宽度由3.03 eV分别减小到2.02 eV和2.88 eV;掺杂后的吸收系数和光导产生红移,且吸收系数在2.1 eV处有吸收峰,与带隙的变化规律一致;掺杂后在可见光区间的折射率实部增大,虚部产生红移;最后In取代Ga和Zn的导带边位置分别为-0.47 eV、-0.58 eV,价带边位置为2.41 eV、1.44 eV,满足光催化制氢的条件.