期刊信息
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  • 主    编:
  • 刘 平
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  • 31-2125/TF
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  • 8.00
  • 定    价:
  • 60.00
王前力,张锦,陈慧琳,王顺瑶,徐京城.GaN/ZnO固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究[J].有色金属材料与工程,2024,45(2):39-45.
GaN/ZnO固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究
First-principles study on the electronic structure and optical properties of GaN/ZnO solid solution
  
DOI:10.13258/j.cnki.nmme.20230325001
中文关键词:  GaN/ZnO固溶体  光催化  第一性原理计算  催化材料设计
英文关键词:GaN/ZnO solid solution  photocatalysis  first-principles calculation  catalytic material design
基金项目:上海市工业强基专项(GYQJ-2019-1-23)
作者单位E-mail
王前力 上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093  
张锦 上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093  
陈慧琳 上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093  
王顺瑶 上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093  
徐京城 上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093 jchxu@usst.edu.cn 
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中文摘要:
      GaN/ZnO固溶体具有良好的光催化活性。为研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,构建了一系列GaN/ZnO固溶体的随机原子结构模型。基于密度泛函理论计算不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体模型电子结构和光学性质的影响。研究结果表明: ZnO/GaN固溶体形成能与结合能均为负值,结构稳定。随着ZnO物质的量的增加,固溶体的带隙先呈现下降趋势,最后呈现小幅上升趋势。对于ZnO物质的量分数在13.89%至22.22%的GaN/ZnO固溶体,可以观察到光吸收峰强度在可见光区各个波长范围内均有较强吸收。通过研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,为GaN/ZnO固溶体光催化材料的设计与制备提供了理论参考。
英文摘要:
      The GaN/ZnO solid solution exhibits excellent photocatalytic activity. To investigate the effect of ZnO content on the band structure and optical absorption properties of the GaN/ZnO solid solution, a series of random atomic structure models of GaN/ZnO solid solution were constructed. The density functional theory was used to calculate the effect of ZnO content on the stability, electronic structure and optical properties of the GaN/ZnO solid solution models. The results show that both the formation energy and binding energy of the ZnO/GaN solid solution are negative values, indicating that the structure is stable. With the increase of ZnO concentration, the band gap of the solid solution firstly shows a downward trend, and then shows a slight upward trend. For GaN/ZnO solid solutions with ZnO content ranging from 13.89% to 22.22%, it can be observed that the light absorption peak intensity has strong visible absorption. This paper provides a theoretical guide by the design and preparation of GaN/ZnO solid solution photocatalytic materials to tailor the energy band structure and light absorption properties of GaN/ZnO solid solutions using ZnO.
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