钟 义，张晋敏，王 立，贺 腾，肖清泉，谢 泉

(贵州大学大数据与信息工程学院，新型光电子材料与技术研究所，贵阳 550025)

0 引 言

高锰硅是一种新型的半导体材料，在红外探测器和热电材料方向具有良好的应用前景。相对于被广泛使用的PbS、InSb和CdTe等有毒材料，高锰硅是一种环境友好型材料，具有无毒无污染、抗氧化性强、塞贝克系数大和成本低廉等优点。Kaibe等[1]报道了高锰硅器件热电转换效率达到8%，相对于Bi-Te器件的12%转换效率差距还是较大。Zhou等[2]预测如果高锰硅的热电优值能够突破1，高锰硅制备的器件转换效率将达到12%，与目前最好的Bi-Te器件转换效率相当。

Bost等[3]通过测量高锰硅薄膜的反射率和透射率得到一个0.68 eV和一个0.82 eV的直接带隙。Gao等[4]通过透射测定法和研究光学性质得到所有的样品都具有直接带隙，带隙的范围从0.77～0.93 eV。Teichert等[5]通过测量光学性质得到一个0.46 eV间接带隙和一个0.78 eV的直接带隙。总的说来，目前对MnSi1.7的研究比较有限,还没有彻底了解制备条件和高锰硅能带带隙的关系，想彻底研究高锰硅的物理性能还需要一些时间。虽然从过往实验已经得到Mn4Si7的带隙值，但直到2006年张民等[6]才在理论上对Mn4Si7的电子结构进行模拟计算，模拟计算的结果表明Mn4Si7是直接带隙半导体，带隙值为0.83 eV。冯磊等[7]计算了稀土金属元素Ce、Pr和Nd掺杂Mn4Si7的能带结构，计算结果表明掺杂使得带隙减小，为p型掺杂。王立等[8]计算了B掺杂Mn4Si7的能带结构，计算结果表明掺杂同样使得带隙减小，为p型掺杂。虽然已对元素周期表中Mn或Si左边元素的掺杂第一性原理计算进行了大量研究，但Mn或Si右边元素的掺杂第一性原理计算却尚未见报道。……