梁伟华，郝东宁，丁学成，郭建新，王英龙

(1.河北大学 物理科学与技术学院,河北 保定 071002；2.北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876 )



钛掺杂对纳米硅晶结构和光学性质的影响

梁伟华1，郝东宁2，丁学成1，郭建新1，王英龙1

(1.河北大学 物理科学与技术学院,河北 保定 071002；2.北京邮电大学 电子工程学院，北京 100876 )

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了钛(Ti)掺杂纳米Si晶的形成能、电子结构和光学性质,考虑了Ti占据替代和间隙不同位置的构型特点.结果表明：所有的掺杂结构都是不稳定的，中心四面体间隙Ti掺杂纳米硅晶最接近稳定结构.Ti 3d态分裂为t2g和eg态.对于Ti替代掺杂,eg在带隙中提供一个空带，不能产生受体态;对于四面体间隙Ti掺杂，部分填充的t2g态出现在带隙中，其形成的杂质能级可满足杂质带材料的要求.由间隙Ti掺杂Si纳米晶的介电函数虚部和光吸收系数可知，Ti的掺入可增强对太阳光谱的吸收强度.

材料；第一性原理；光学性质；Ti掺杂

随着第3代太阳能电池的迅猛发展,杂质带太阳能电池由于其高理论转化效率,设计简单以及潜在的低成本成为研究的热点[1].杂质带光伏材料，通过多光子吸收,使太阳电池效率得以提高.通常可将过渡金属或稀土元素掺杂到本征半导体中来实现,理论研究表明[2-4],杂质带的引入可增强对能量低于带隙光子的吸收,从而提高太阳能电池的转化效率，而Si作为本征半导体具有明显优势,由此，Olea等[5]尝试以替代和间隙方式将Ti掺入到……