过渡金属掺杂对二维TiSi2N4的电子结构及光学性质影响

TN304; 基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究Co、Fe、Ni替位掺杂2D TiSi2N4后的晶体结构、电学性质以及光学性质.本征2D TiSi2N4的带隙为2.799 eV,为间接带隙半导体,且通过3种金属掺杂后变为直接带隙半导体;自旋向下的能带主要贡献来自于N-p轨道,Co、Ni掺杂后的2DTiSi2N4在禁带中分别引入2条和4条施主杂质能级,使得禁带宽度变窄,增加载流子浓度,但并不影响2D TiSi2N4的导电性;通过Co、Fe、Ni掺杂后的TiSi2N4在可见光和部分紫外光波段吸收能力得到显著增强,对紫外光的反射能力有所减弱;另外,通过对Fe、Ni掺杂2D TiSi2N4的S...

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Published in功能材料 Vol. 55; no. 11; pp. 11024 - 11030
Main Authors 李雷, 王一, 王广, 张正丽, 丁召
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 贵州大学大数据与信息工程学院,贵阳 550025 30.11.2024
教育部半导体功率器件可靠性工程研究中心,贵阳 550025
Subjects
optical properties
密度泛函理论
掺杂
electrical properties
电学性质
光学性质
doping
2D TiSi2N4
density flood theory
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ISSN1001-9731
DOI10.3969/j.issn.1001-9731.2024.11.004

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Summary:TN304; 基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理研究Co、Fe、Ni替位掺杂2D TiSi2N4后的晶体结构、电学性质以及光学性质.本征2D TiSi2N4的带隙为2.799 eV,为间接带隙半导体,且通过3种金属掺杂后变为直接带隙半导体;自旋向下的能带主要贡献来自于N-p轨道,Co、Ni掺杂后的2DTiSi2N4在禁带中分别引入2条和4条施主杂质能级,使得禁带宽度变窄,增加载流子浓度,但并不影响2D TiSi2N4的导电性;通过Co、Fe、Ni掺杂后的TiSi2N4在可见光和部分紫外光波段吸收能力得到显著增强,对紫外光的反射能力有所减弱;另外,通过对Fe、Ni掺杂2D TiSi2N4的SLME效率的计算,发现二者均可作为1μm厚度的太阳能电池中吸收层的可选材料.
ISSN:1001-9731
DOI:10.3969/j.issn.1001-9731.2024.11.004