四面体掺杂尖晶石结构Co_1-xRe_xCr₂O₄（Re=Li、Na、K、Rb）的电子结构和光学性质

杨志怀^1,2，张云鹏¹，张美光²，许强²，张亚妮²，张蓉³

1. 西安理工大学材料科学与工程学院2. 宝鸡文理学院物理与光电技术学院3. 西北工业大学理学院

摘 要：采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波超软赝势方法,计算了CoCr2O4及Li、Na、K和Rb四面体掺杂CoCr2O4的基态结构、电子结构和光学性质。计算结果表明:一价离子四面体掺杂都导致晶格有微小的畸变,使体系的稳定性降低,Rb掺杂的体系最稳定;电子态密度的计算结果表明:掺杂体系的导带主要有Co-3d和Cr-3d轨道电子构成,掺杂离子改变了CoCr2O4导带的电子结构,主要引起了导带Co-3d态密度峰的下移,随着掺杂浓度的增大,费米能级进入价带更深;光学性质计算表明:掺杂体系的吸收光谱发生红移,并在低能区有很强的吸收,表明掺杂能极大地提高CoCr2O4对可见光的吸收和光催化效率。

关键词：尖晶石结构CoCr2O4;密度泛函理论;电子结构;光学性质;