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BixBa1-xTiO3电子及能带结构的第一性原理研究

房玉真 孔祥晋 王东亭 崔守鑫 刘军海

BixBa1-xTiO3电子及能带结构的第一性原理研究

房玉真, 孔祥晋, 王东亭, 崔守鑫, 刘军海
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  • 采用基于第一性原理的赝势平面波方法,研究了ABO3钙钛矿复合氧化物BaTiO3中A位离子被Bi原子取代后对其构型、电子及能带结构的影响.计算结果表明,Bi取代Ba之后会降低BaTiO3的对称性,空间点群随着取代量的变化而变化,结合能逐渐降低.通过能带结构的计算发现BixBa1-xTiO3为直接带隙型半导体.Bi的取代可调节BixBa1-xTiO3的禁带宽度,从x=0.125到x=0.625时,Bi的取代量越大,其带隙越宽,吸收光谱蓝移.x0.625时,禁带宽度又逐渐减小,吸收光谱红移.由态密度图可看出,其价带顶主要是O-2p与Bi-6s态杂化而成,导带底主要由Ti-3d态构成.
      通信作者: 刘军海, jhliu@lcu.edu.cn
    • 基金项目: 山东省自然科学基金(批准号:ZR2015PB015)和国家自然科学基金(批准号:21406103)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-13
  • 修回日期:  2018-02-17
  • 刊出日期:  2018-06-05

BixBa1-xTiO3电子及能带结构的第一性原理研究

  • 1. 聊城大学化学化工学院, 聊城 252059;
  • 2. 聊城大学物理科学与信息工程学院, 聊城 252059
  • 通信作者: 刘军海, jhliu@lcu.edu.cn
    基金项目: 

    山东省自然科学基金(批准号:ZR2015PB015)和国家自然科学基金(批准号:21406103)资助的课题.

摘要: 采用基于第一性原理的赝势平面波方法,研究了ABO3钙钛矿复合氧化物BaTiO3中A位离子被Bi原子取代后对其构型、电子及能带结构的影响.计算结果表明,Bi取代Ba之后会降低BaTiO3的对称性,空间点群随着取代量的变化而变化,结合能逐渐降低.通过能带结构的计算发现BixBa1-xTiO3为直接带隙型半导体.Bi的取代可调节BixBa1-xTiO3的禁带宽度,从x=0.125到x=0.625时,Bi的取代量越大,其带隙越宽,吸收光谱蓝移.x0.625时,禁带宽度又逐渐减小,吸收光谱红移.由态密度图可看出,其价带顶主要是O-2p与Bi-6s态杂化而成,导带底主要由Ti-3d态构成.

English Abstract

参考文献 (37)

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