邹 江, 周庭艳, 熊中刚, 曾丽娟, 吴 波

(1.遵义师范学院物理与电子科学学院, 遵义 563006; 2.桂林航天工业学院, 桂林 541004)

1 引 言

SiC作为第三代半导体，具有宽禁带、高的热导率、抗磁性.在大功率，传感器，磁光电等领域有巨大的应用潜质[1-6].以碳化硅(SiC) 、氮化镓( GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO)、氮化铝(AlN)为代表.

利用掺杂的方法可以改变材料的性能，关于不同材料掺杂SiC做了大量研究.李鑫等[7]对B，N掺杂3C-SiC的电子结构和光学性质进行研究.郭小伟等[8]，用氮掺杂4H-SiC，研究其光学性质的变化.范梦慧等对4H-SiC表面空位进行大量的研究.林龙等[9, 10]研究得出通过Cr掺杂4H-SiC会产生磁矩.此外，还有许多对SiC的其它性质进行了研究[11-13]，但对La掺杂6H-SiC的电子结构和光学性质的理论计算尚未见报导.

因此采用基于密度泛函理论的(Density functional theory，DFT)第一性原理计算方法，计算未掺杂6H-SiC及La掺杂6H-SiC的电子结构和光学性质，研究La掺杂对6H-SiC的电子结构和光学性质的影响.

2 构建模型和计算方法

6H-SiC的空间群为P63mc，其晶格常数a=b=3.080 Å，c=15.11 Å 6H-SiC的晶胞如图1所示.计算采用2×2×1的6H-SiC超晶胞，6H-SiC超晶胞的晶格常数a=b=6.160 Å,c=15.11 Å，La掺杂采取的是替位式掺杂，一个La原子替代一个Si原子的位置，超晶胞模型[14]，其结构模型如图1所示:

在Material Studio软件中的CASTEP模块进行理论计算，其计算原理是基于密度泛函理论的从头计算量子力学方法，采用广义梯度近似(GGA)的PBE方案近似处理电子与电子之间的相关关联能.首先采用CASTEP模块对超晶胞进行几何结构优化，得到稳定的结构体系[15]，再分别计算未掺杂和La掺杂的电学性质和光学性质.

图1 6H-SiC晶胞结……