“第二带隙”对透明导电氧化物中透明-导电折中的影响：第一性原理研究
材料科学
2016-06-22 v1
摘要
透明导电氧化物（TCOs）对许多技术至关重要。这些材料是掺杂（\emph{n}型或\emph{p}型）氧化物，具有足够大的带隙（理想情况下3~eV）以确保透明。然而，TCOs中存在的高载流子浓度还导致了光学跃迁的可能性：对于\emph{n}型材料，从占据的导带跃迁到更高能态；对于\emph{p}型TCOs，从较低能态跃迁到未占据的价带。由这些跃迁形成的“第二带隙”可能限制透明性，且宽的第二带隙有时被提出作为高性能TCOs的设计标准。在此，我们利用\emph{ab initio}（第一性原理）计算研究了该第二带隙对几种知名\emph{n}型和\emph{p}型TCOs光学吸收的影响。我们的工作表明，大多数已知的\emph{n}型TCOs即使在极高载流子浓度下也不受可见光区第二带隙吸收的影响。相反，\emph{p}型氧化物由于第二带隙效应，在高载流子浓度下显示出光学透射率的降低。我们将这种差异归因于\emph{n}型与典型\emph{p}型TCOs所涉及的不同化学特性。定量上，我们表明第二带隙效应仅导致透射率的适度损失（即使在p型TCOs中），并建议宽第二带隙虽有裨益，但不应被视为实用TCOs的必要标准。
引用
@article{arxiv.1603.04038,
title = {Influence of the "second gap" on the transparency-conductivity compromise in transparent conducting oxides: an ab initio study},
author = {Viet-Anh Ha and David Waroquiers and Gian-Marco Rignanese and Geoffroy Hautier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1603.04038},
year = {2016}
}
备注
6 pages, 4 figures, APS March Meeting