謝曉宇,黎清寧,周昌榮,2,胡朝浩,2,袁昌來,2,許積文,2
(1.桂林電子科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,桂林 541004;2.桂林電子科技大學(xué),廣西信息材料重點(diǎn)實驗室,桂林 541004)
隨著環(huán)保意識的提高,人們迫切希望解決日益增長的能源需求與傳統(tǒng)化石能源產(chǎn)生碳排放污染之間的矛盾,太陽能被認(rèn)為是有前景之一的清潔能源[1],如何提高材料對太陽光吸收引起眾多研究者關(guān)注[2]。具有自發(fā)極化特點(diǎn)的鐵電材料,由于所產(chǎn)生的鐵電光伏效應(yīng)跟傳統(tǒng)p-n結(jié)的光伏響應(yīng)不同,在光吸收應(yīng)用中表現(xiàn)出很好的潛力[3],故研究人員一直在嘗試通過各種途徑改善鐵電半導(dǎo)體材料的光學(xué)性能,其中離子摻雜調(diào)控是一種簡單有效的方法[4]。
Na0.5Bi0.5TiO3(BNT)基無鉛陶瓷是一種綠色ABO3型鈣鈦礦鐵電材料,具有一定的光吸收能力,但純BNT光學(xué)帶隙較高(3~3.2 eV)[5],故希望通過離子摻雜調(diào)控改善其光吸收強(qiáng)度,降低光學(xué)帶隙,提高光吸收強(qiáng)度。Gebhardt等[6]研究發(fā)現(xiàn)過渡族陽離子會占據(jù)B位,導(dǎo)致氧八面體中心偏離,造成畸變,改變鈣鈦礦陶瓷的光學(xué)帶隙。Pham等[7]研究發(fā)現(xiàn),通過摻雜Mo可以使 NiTiO3陶瓷光吸收強(qiáng)度增加,從而減小光學(xué)帶隙值。Liu等[8]通過第一性原理計算研究發(fā)現(xiàn),摻雜Mo可以改善SrTiO3光吸收波長范圍。Khan等[9]、Yu等[10]通過理論計算研究發(fā)現(xiàn),摻雜Mo可減小TiO2帶隙,為n型摻雜。但目前對通過Mo摻雜BNT基無鉛鐵電陶瓷進(jìn)行帶隙調(diào)控的研究較少,其對帶隙的影響規(guī)律與機(jī)理有待深入研究,本文通過摻雜不同成分的Mo研究了BNT基陶瓷的光吸收和光學(xué)帶隙的變化,通過第一性原理計算分析了摻雜體系帶隙變化的機(jī)理。……