稀土(Y、Ce)掺杂b-FeSi_2光电性质的第一性原理研究  

First Principle Study on Electronic Structure and Optical Properties of b-FeSi_2 with Doping Rare Earth(Y、Ce)

作　　者：张春红[1,2] 张忠政[3,2] 邓永荣[3,2] 闫万珺[3,2] 周士芸[3,2] 桂放[3,2] 郭本华[3,2] 

机构地区：[1]安顺学院数理学院,贵州安顺561000 [2]安顺学院航空电子电气与信息网络工程中心,贵州安顺561000 [3]安顺学院电子与信息工程学院,贵州安顺561000

出　　处：《光学学报》2015年第1期277-283,共7页Acta Optica Sinica

基　　金：贵州省科学技术厅;安顺市人民政府=安顺学院联合科技基金资金[黔科合J字LKA(2012)15号];贵州省科技厅自然科学基金[黔科合J字(2010)2001];贵州省教育厅2011市州地普通本科高校教育质量提升项目[黔高教发KY(2011)278号];贵州省高等学校航空电子电气与信息网络工程中心

摘　　要：基于第一性原理赝势平面波方法,对稀土(Y、Ce)掺杂β-Fe Si2的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明,Y或Ce掺杂后β-Fe Si2的晶格常数改变,晶胞体积减小。电子结构的计算表明,掺入稀土后β-Fe Si2费米面附近的能带结构变得复杂,带隙变窄;总电子态密度发生了变化,Y的4d轨道电子态密度和Ce的4f轨道电子态密度主要贡献给费米面附近。光学性质的计算结果表明,Y或Ce掺杂后β-Fe Si2的静态介电常数明显提高,介电函数虚部ε2的峰值均向低能方向移动并且减弱,折射率n0明显提高,消光系数k的峰值减弱,计算结果为β-Fe Si2材料掺杂稀土改性的实验研究提供了理论依据。By using the first principle pseudo-potential plane-wave method, the geometrical structure, electronic structure and optical properties of b-Fe Si2 with doping rare earth（Y、Ce） are calculated and analyzed. The calculated results of the geometrical structure show that the lattice constants change, the volume of lattice reduces. Electronic structure calculation indicates that band structure near the gap becomes complex, and bandgap becomes narrow obviously. The total density of state changes, and the density of states for Y-4d and Ce-4f are mainly contributing to the Fermi energy level. Optical properties calculation indicates that the static dielectric constant increases, the peak of the imaginary part of dielectric function ε2decreases and moves to a lower energy, the refractive index n0 increases significantly and the peak of k decreases. These results offer theoretical data for experimental study bFe Si2 doped with rare earth modification.

关 键 词：材料 β-Fe Si2 电子结构 光学性质 掺杂 第一性原理 

分 类 号：O474[理学—半导体物理] O881.1[理学—物理]