赖国霞，卞映媚，周嘉欣，关雅伦，吴先霖，徐祥福，陈星源

(广东石油化工学院理学院，物理实验教学中心，茂名 525000)

1 引 言

BiFeO3具有R3c的铁电结构，在室温下同时显示铁电性和反铁磁性，并且具有微弱的磁电耦合作用[1-2]。同时，R3c- BiFeO3内部有极化电场可以有效地分离载流子产生铁电光伏效应[3-4]。但是BiFeO3的带隙约为2.5 eV，不能充分地吸收可见光从而难于获得较高的光伏效率[5-6]。Nechache等[7-8]通过脉冲激光沉积法等成功地在SrTiO3衬底上实现了Cr掺杂BiFeO3形成Bi2FeCrO6化合物。Li等[9]合成的Bi2FeCrO6薄膜的带隙值在1.9 eV到2.1 eV，比BiFeO3的带隙值小，可以促进对可见光的吸收。Tablero等[10]通过第一性原理计算也发现了Bi2FeCrO6有较好可见光吸收性，光伏效率高达33%。Quattropani等[11]发现了Bi2FeCrO6化合物的带隙变化与样品的沉积条件有关，带隙的变化范围可达1.9 eV到2.6 eV。Fujita等[12]发现正交相的InFeO3在15 GPa的高压下可以制备出室温稳定相的R3c结构的InFeO3。R3c相的InFeO3与BiFeO3具有相同的G型反铁磁和铁电性[12]。Liu等[13]通过第一性原理计算的方法发现正交结构的InFeO3在高压下会变成铁电相的R3c- InFeO3，并且认为R3c- InFeO3的铁电性与In 5s和O 2p轨道之间的化学键的相互作用紧密相关。Lima等[14]通过密度泛函理论计算了R3c- InFeO3的多铁性质和电子结构，发现了R3c- InFeO3为G型反铁磁，铁电性与In的5s电子活性相关以及带隙值为0.71 eV。InFeO3与BiFeO3都是R3c结构和G型反铁磁耦合，InFeO3会不会比BiFeO3吸收更多的可见光？目前Cr掺杂InFeO3还未见报道，对于In2FeCrO6的电子结构，带隙变化以及对可见光的吸收情况等都是本文研究的主要内容。

2 计算方法

利用第一性原理的密度泛函理论赝势平面波的VASP软件包[15]，计算了本征和Cr掺杂BiFeO3和InFeO3的电子结构和光学吸收性质。……