研究目的
采用DFT+U方法研究掺杂钆的闪锌矿结构GaN的光学特性，以探索其在紫外光电子学及相关领域的潜在应用。
研究成果
DFT+U研究表明，掺杂钆的闪锌矿型氮化镓具有独特的光学特性，适用于紫外光电子器件。该材料在光子学、LED、紫外线杀菌、光传感器、热致变色太阳能电池及生化传感等领域展现出应用潜力。本研究为该领域的后续实验与理论研究奠定了基础。
研究不足
该研究是理论性的，依赖于计算模拟，可能无法完全捕捉所有现实物理现象。需要实验验证来确认这些发现。
探索掺杂钆的闪锌矿结构氮化镓的光学特性及其在新型光电子学中的应用（一项DFT+U研究）
DOI：10.1088/2053-1591/ab49d5
期刊：Materials Research Express
出版年份：2019
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
在本研究中，我们采用Wien2K软件包结合DFT+U方法，系统研究了掺杂钆的闪锌矿结构GaN的光学特性。研究以纯GaN为基准，保持超胞尺寸固定为1×2×2，在晶格中分别掺入3.12%、6.25%和12.5%不同浓度的Gd元素。我们详细对比分析了纯GaN与各浓度Gd掺杂体系的光学及电学性质，重点考察了费米能级附近及价带顶区Gd与N原子相互作用以及掺杂元素d/f态的局域化特征。相较于纯GaN，3.12%掺杂浓度样品的吸收光谱呈现红移，而6.25%和12.5%高浓度掺杂则表现出蓝移现象，且紫外区吸收显著增强。综合光学特性分析表明Gd:GaN体系特别适用于紫外光电子器件。本研究的光学性质结果与现有文献高度吻合，我们首次报道的Gd:GaN光学特性数据为该材料在紫外光电子、光子学、LED、紫外杀菌、光电传感器、热致变色太阳能电池及生化传感等领域的应用指明了方向。
作者：
M Junaid Iqbal Khan，Zarfishan Kanwal，Nauman Usmani，Perveen Akhtar，Sheraz Hussain
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