1、隨著計算機技術和計算方法的發(fā)展,材料計算與模擬正在當代的材料科學研究中發(fā)揮越來越重要的作用,它能節(jié)省大量的人力、物力和財力。第一性原理計算不依賴于任何經(jīng)驗參數(shù),計算結果對材料性質有很強的預測性,這對材料的設計具有很強的指導意義。我們使用基于密度泛函理論的Crystal06軟件包對氧化鋅(ZnO)和二氧化鈦(TiO2)及其摻雜體系電子結構進行了計算研究。 (一)鈹(Be)摻雜ZnO的計算ZnO的禁帶寬度對應于紫外光的波長,通過摻雜

2、可以調節(jié)帶寬,有望開發(fā)出ZnO基光電器件。Be是實現(xiàn)ZnO禁帶寬度調整的合適摻雜源。首先計算了未摻雜ZnO的總能量、晶格常數(shù),給出了能帶結構和電子態(tài)密度；然后計算了不同Be摻雜濃度下,Be摻雜ZnO的總能量、晶格常數(shù)及禁帶寬度。晶格常數(shù)變化基本符合Vegard定律,與實驗結果符合。同時給出了不同摻雜濃度下,摻雜體系的電子總態(tài)密度及分波態(tài)密度。計算表明,摻雜體系的結構是穩(wěn)定的；隨著摻雜體系中所含Be組分的增加,禁帶寬度在3.13～11.2

3、1eV之間連續(xù)變化。 (二)氮(N)摻雜TiO2的計算TiO2在光催化領域有重要應用。對TiO2進行N摻雜改性,使其在可見光波段得到響應,可提高太陽光的利用率。首先優(yōu)化未摻雜金紅石相TiO2的總能量、晶格常數(shù),得到其電子能帶結構和態(tài)密度；之后通過置換實現(xiàn)摻雜,優(yōu)化結構得到摻雜體系的總能量、晶格常數(shù)及禁帶寬度。禁帶寬度由未摻雜時的3.27eV變化到1.27eV,表現(xiàn)出明顯的吸收邊紅移,同時分析了摻雜體系在費米面附近的電子態(tài)分布,給