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正交相Al1?xInxFeO3钙钛矿的有效质量和光学性质：一项第一性原理研究

DOI：10.1016/j.commatsci.2018.12.012 期刊：Computational Materials Science 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 采用第一性原理计算研究了AlFeO3及Al1?xInxFeO3（x=0.25、0.5、0.75）的电子与光学性质。计算了导带底（CBM）和价带顶（VBM）附近的电子结构以及Γ点处空穴与电子的有效质量。所有x值下电子有效质量均小于空穴（mc1⊥, mc1‖ (me*) < mv1⊥, mv1‖, mv2⊥, mv2‖ (mh*)），这有助于实现理想的光催化性能。研究发现电子有效质量张量呈各向同性（与空穴不同）。静态介电常数、折射率、消光系数和吸收系数等光学常数与硅相当。所有研究相在可见光区均存在最大吸收峰，使掺铟AlFeO3适用于能量收集应用。根据我们先前研究（Sudha Priyanga和Thomas，2018）发现，计算所得带隙值可能低估约0.5 eV。即便如此，所报道的物相仍与光捕获相关。
作者： G. Sudha Priyanga，Tiju Thomas
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用第一性原理计算研究AlFeO3及In掺杂AlFeO3钙钛矿的电子与光学性质（包括有效质量和光学常数），以评估其在太阳能收集中的潜在应用。

研究成果

正交晶系铟掺杂铝铁氧体钙钛矿材料具有直接带隙、电子有效质量小于空穴、各向同性电子质量张量以及与硅相当的光学特性。这些特征使其成为太阳能收集应用的理想候选材料，凭借较大的介电常数有望实现高效光催化性能和优异的激子分离效率。

研究不足

由于GGA-PBE泛函的局限性，计算得出的带隙值可能被低估约0.5电子伏特。本研究纯属理论计算，缺乏实验验证。虽然注意到空穴有效质量的各向异性和电子质量的各向同性特征，但其在器件制造中的实际影响尚未充分探究。

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