基于 DFT 计算的 Cu 掺杂 KCl 折叠与展开能带结构及光学性质研究
材料科学
2021-01-05 v1
摘要
我们计算了 Cu 掺杂 KCl 晶体的光学性质以及折叠与展开能带结构。计算采用 ABINIT 电子结构软件包中基于第一性原理密度泛函理论框架实现的平面波赝势方法。从理论角度看，Cu 取代原始 KCl 晶体需要通过超晶胞（SC）方法进行计算。该过程缩小了布里渊区，导致难以解释的折叠能带结构。为解决此问题并深入理解亚铜离子（Cu+）对电子性质的影响，我们将 SC KCl:Cu 的能带结构展开，以便直接与原始 KCl 原胞（PC）的能带结构进行比较。为理解 Cu 取代对光吸收的影响，我们通过求和态形式计算了 KCl:Cu 的介电函数虚部，并通过部分地对所选价带和导带进行迭代累积求和（ICS）将其分解为不同的能带贡献。由此，我们确定了由 Cu 离子引起吸收峰的那些带间跃迁。这些跃迁包括由 Cu-3d 和 Cu-4s 电子态形成的价带和导带。为研究掺杂位置的影响，我们考虑了不同的掺杂位置，其中 Cu 掺杂剂占据所有取代位以替换宿主 K 阳离子。我们的结果表明，掺杂位置的影响在几何结构中产生了两种八面体形状。与完美八面体方双锥几何形状相比，扭曲八面体方双锥几何形状引起了晶体场分裂能的差异。
引用
@article{arxiv.2009.13041,
title = {Cu-Doped KCl folded and unfolded band structure and optical properties studied by DFT calculations},
author = {Jose Luis Cabellos and Cesar Castillo-Quevedo and Raul Aceves and Roberto Nunez-Gonzalez and Alvaro Posada-Amarillas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.13041},
year = {2021}
}
备注
39 total pages, 30 article, and 9 references. There are 19 figures done with gnuplot high-quality