关键词：ZnNb_2O_6;电子结构;光学性能;第一性原理
摘 要：采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,理论研究了不同计量Ta掺入ZnNb_2O_6材料的光电特性。通过对ZnNb_(2-x)Ta_xO_6(x=0～2.0)材料键结构和态密度的计算,并结合带间电子跃迁分析了材料的介电函数、折射率、反射率以及吸收系数。计算结果显示:(1)ZnNb_(2-x)Ta_xO_6(x=0～2.0)为间接半导体,带隙随着Ta原子的掺入呈下降趋势(x=0,E_g=3.51 eV;x=2,E_g=2.916 eV),随着Ta掺入量的增加导带顶逐渐移向费米面。态密度主要由O 2p、Zn 3d、Nb 4d、Ta 5d轨道组成;(2)ZnNb_(2-x)Ta_xO_6(x=0～2.0)价电子态呈现为非对称,具有很强的局域性,对材料整体的电子结构和键特性有重要的影响;(3)介电函数的计算表明,ZnNb_(2-x)Ta_xO_6(x=0～2.0)材料各向异性,最大吸收峰在3.02×10~5 cm~(-1)附近,消光系数在带边表现出较强的吸收特性,进一步以带结构和态密度为出发点,探讨了电子带间跃迁的光电机理。该结果为研制高性能光电器件用新型功能材料提供了理论依据。
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