第41卷第3期2024年6月J.At.Mol.Phys.,2024,41:036003(8pp)Lu-Eu共掺杂Ga,O,的光电性质的第一性原理计算原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSVol.41No.3Jun.2024邹梦真，肖清泉，姚云美，付莎莎，叶建峰，唐华著，谢泉（贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所，贵阳550025）摘要：宽禁带半导体β-Ga,O,因为具有优良的物理化学性能而成为研究热点：本文基于DFT(DensityFunctionalTheory）的第一性原理方法，先采用PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)中的GGA(GeneralizedGradi-entApproximation）和GGA+U(GeneralizedGradientApproximation-HubbardU）的方法计算了本征β-Ga20,,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga,0,及Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga,0,结构的晶格常数、能带结构和体系总能量：发现采用GGA+U的方法计算的带隙值更接近实验值，于是采用GGA+U的方法计算了本征β-Ga,O3,Lu掺杂的β-Ga,O,以及Lu-Eu共掺杂的β-Ga,O,结构的能态总密度、介电函数、吸收谱以及反射率等。由计算结果得知β-Ga,O,的带隙为4.24eV,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga,0,的带隙为2.23eV,Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga,0,的带隙为0.9eV,均为直接带隙半导体，掺杂并未改变β-Ga,O,的带隙方式：光学性质计算结果表明在低能区掺杂浓度为12.5%的Lu和Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga,O,的吸收系数和反射率均强于本征β-Ga,O3,Lu-Eu掺杂β-Ga,O,的吸收系数和反射率又略强于Lu掺杂β-GazO,，表明Lu-Eu掺杂β-Ga,O,的材料有望应用于制备红外光电子器件.关键词：第一性原理；Lu-Eu共掺β-Ga,O3；电子结构；光学性质中图分类号：0471First-principlesstudyonthephotoelectricpropertiesof文献标识码：ALu-Euco-dopedβ-Ga,O,D0I:10.19855/j.1000-0364.2024.036003ZOUMeng-Zhen,XIAOQing-Quan,YAOYun-Mei,FUSha-Sha,YEJian-Feng,TANGHua-Zhu,XIEQuan(InstituteofAdvancedOptoelectronicMaterialsandTechnology,CollegeofBigDataandInformationEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China)Abstract:Widebandgapsemiconductorβ-Ga,O,hasbecomearesearchhotspotbecauseofitsexcellentphysi-calandchemicalproperties.Basedonthefirst-principlemethodofdensityfunctionaltheory,thebandstruc-tures,latticeconstantsandtotalenergiesofintrinsicβ-Ga,O3,Lu-dopedβ-Ga,O,atadopingconcentrationof12.5at%andLu-Euco-dopedβ-Ga,O,atadopingconcentrationof25at%str...
