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镁对CaTiO3结构和光学性质的影响：一项DFT研究

DOI：10.1016/j.physb.2019.01.020 期刊：Physica B: Condensed Matter 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了纯CaTiO3及Mg掺杂CaTiO3的电子能带结构、光学及结构特性。通过超软赝势(USP)和广义梯度近似(GGA)方法，探究了Mg掺杂对钙钛矿型CaTiO3性能的影响。Mg在Ca位点的掺入通过引入新的Γ点显著改变了CaTiO3的电子能带结构，使带隙从1.84 eV增大至1.92 eV。掺杂后纯CaTiO3的分波态密度变化清晰揭示了掺杂剂对基体材料的影响。两种体系的光学性质分析表明：吸收边从2.1 eV红移至2.5 eV（呈现蓝移现象），同时折射率从2.0增至2.4。因此Mg掺杂不仅改变了体系的光学特性，还使其成为极具潜力的光学器件候选材料。
作者： Muhammad Rizwan，Azeem Shahid，Tariq Mahmood，Imran Aslam，N. Adnan，H. B. Jin，C.B. Cao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用密度泛函理论计算研究镁掺杂对CaTiO3结构和光学性质的影响。

研究成果

在CaTiO3中掺杂Mg元素可使带隙从1.84电子伏特增大至1.92电子伏特，费米能级向价带移动，并提升光学性能——包括吸收边蓝移（从2.1电子伏特移至2.5电子伏特）和折射率提高（从2增至2.4）。这使得镁掺杂钛酸钙成为光电器件的理想候选材料。

研究不足

该研究纯属计算性质，基于DFT近似方法（如GGA），可能无法完全反映实验实际情况。掺杂浓度较低（x=0.112），且未探究更高浓度或其他掺杂位点的影响。未提供实验验证。

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