蒋雷王培吉张昌文冯现徉逯瑶张国莲

超晶格SnO2掺Cr的电子结构和光学性质的研究*

蒋雷 王培吉张昌文 冯现徉 逯瑶 张国莲

(济南大学物理学院，济南250022)
(2010年11月25日收到;2010年12月29日收到修改稿)

基于密度泛函理论的第一性原理，采用全势线性缀加平面波方法(FPLAPW)和广义梯度近似(GGA)来处理相关能，计算了Cr掺杂SnO2超晶格的电子态密度、能带结构、介电函数、吸收系数、反射率和折射率．研究表明由于Cr的掺入，超晶格SnO2在费米能级附近形成了新的电子占据态，出现了不连续的杂质能带，这是由Cr-3d态和O-2p，Sn-5s态电子所形成．介电谱在0—5.5 eV之间时出现了三个新的介电峰，在高能区介电谱主峰位置发生蓝移，峰值强度减小．吸收谱、反射谱和折射谱也出现了与介电谱相应的峰，各谱峰的出现是由Cr的d—d跃迁所引起的．

超晶格，第一性原理，态密度，电子结构

PACS:31.15.A－，71.15.Dx，71.15.Mb

1.引言

Sn O2材料是一种具有金红石结构的宽禁带半导体材料，空间群属136_P42/mnm．常温下其帯隙宽Eg=3.6 eV．由于它具有相当高的激子束缚能，所以SnO2基半导体材料有望成为下一代更有发展潜力的光电材料，已在传感器、太阳能电池、平板显示器等方面得到广泛的应用［1，2］．自1970年超晶格的理论被提出后，超晶格半导体一直是人们关注的热点，所以研究SnO2掺杂所形成的超晶格材料具有非常重要的意义．

王洪霞等［3］应用第一性原理计算了Co掺杂SnO2超晶胞电子结构和磁学性质．李恒帅等人［4］计算了超晶格Fe3/Cr3的电子结构，研究了该体系在铁磁耦合与反铁磁耦合两种……