BixSr1-xTiO3钙钛矿的电子结构、能带结构及光学性质的第一性原理计算

摘要： 基于第一性原理平面波超软赝势方法，我们建立了钙钛矿型氧化物BixSr1-xTiO3（x=0、0.25、0.5、0.625、1）的模型，并研究了其几何优化、电子结构及能带结构。计算结果表明：当Sr2+被Bi3+取代后，BixSr1-xTiO3的结合能降低。能带结构计算显示BixSr1-xTiO3为直接带隙半导体。Bi3+离子的部分取代可增大带隙并使吸收光谱蓝移，其带隙值大小顺序为：Bi0.625Sr0.375TiO3>Bi0.5Sr0.5TiO3>Bi0.25Sr0.75TiO3>SrTiO3>BiTiO3；而吸收光谱展宽程度顺序为：Bi0.625Sr0.375TiO3>BiTiO3>Bi0.5Sr0.5TiO3>Bi0.25Sr0.75TiO3>SrTiO3。根据态密度分析，价带顶由O-2p与Sr-5s轨道杂化构成，导带底主要由Ti-3d和Bi-6p态组成。通过Bi离子取代Sr离子可实现钙钛矿SrTiO3光催化活性的调控，含铋钙钛矿BiTiO3有望成为潜在的光催化材料。