2023年3月伊犁师范大学学报（自然科学版）Mar.2023第17卷第1期JournalofYiliNormalUniversity（NaturalScienceEdition）Vol.17No.1Cu与N共掺杂CdS电子结构与光学性质的第一性原理研究于宪省，刘丽芝，郭思嘉，李梦娜，苏尔琴，张丽丽*（伊犁师范大学物理科学与技术学院，新疆凝聚态相变与微结构实验室，新疆伊宁835000）摘要：应用第一性原理方法，计算了本征CdS、N-CdS、Cu-CdS和N-Cu-CdS体系的稳定性、电子结构和光学性质.结果表明：与本征CdS体系相比，掺杂体系的晶格常数和体积均减小，发生晶格畸变，N-Cu-CdS体系的形成能最小，结构最稳定；掺杂体系的禁带宽度均减小，N-Cu-CdS体系的禁带宽度最小，且为直接p型半导体，有助电子的跃迁；在低能区，掺杂体系的静介电常数和光吸收系数都增大且发生红移现象，其中N-Cu-CdS体系的静介电常数和光吸收系数最大且红移最明显，还在费米能级附近引入了新的吸收峰，极化能力和光吸收能力最强.因此，N-Cu-CdS体系能较好地提高对可见光的响应能力.关键词：CdS；电子结构；光学性质；第一性原理中图分类号：O241.7文献标识码：A文章编号：2097-0552（2023）01-0021-080引言引言随着经济和社会的飞速发展，人们的生活水平得到了极大的提高；但随之而来的环境污染问题日益加剧，而使用半导体光催化剂降解污染物是解决环境污染的方法之一［1］.硫化镉（CdS）是Ⅱ-Ⅵ族的半导体材料，由于具有良好的光电性能和化学稳定性等优点，一直受到人们的极大关注［2］，并广泛应用于光催化剂的研究中［3，4］.但CdS禁带宽度较宽（2.42eV）的特点限制了它对可见光的响应［5］.研究者们发现掺杂元素可以减小CdS的禁带宽度，调制其光学性能，并尝试用非金属元素掺杂的方式来调制其禁带宽度［6］.Hyeong等［7］采用化学浴沉积法制作了B掺杂CdS薄膜，提高了可见光区的透射率，并减小了带隙.RShi等［8］对P元素掺入CdS作了相应的光学研究，发现掺杂体系更加稳定且能够延长光生电子-空穴对的寿命，有效地提高了光催化活性，能够提高掺杂体系的稳定性，但是非金属掺杂难度较高，不易实现［9］.部分研究者又采用金属元素掺杂的方法调制CdS的光学性质［10］.Yang等［11］通过化学水浴法合成了Zn掺杂CdS纳米结构，发现Zn掺杂收稿日期：2022-08-18基金项目：新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题（2021D04015）；伊犁师范大学博士启动基金项目（2021YSBS008）；自治区高校科研计划项目（XJEDU2021Y044）.作者简介：于宪省（1999—），...
