理论设计ZnTiS_(3)化合物光电性能的第一性原理计算

摘要

根据实验上合成LiNbO_(3)(LN)构型的ZnTiO_(3)铁电化合物,基于第一性原理的方法设计研究了化合物LN-ZnTiS_(3)(LN构型)的特性。计算结果表明LN-ZnTiS_(3)化合物满足力学稳定条件。根据化学势平衡相图分析,LN-ZnTiS_(3)在常压下不会形成稳定结构,但施加外部压力可以形成稳定结构。电子态密度和带隙的计算结果表明,LN-ZnTiS_(3)的价带顶(VBM)主要由S-p轨道组成,导带底(CBM)则由Ti-d轨道组成,硫原子的替代可以促进体系费米能级以上的电子状态大幅度下降到较低的能级,从而减小LN-ZnTiS_(3)的带隙。LN-ZnTiS_(3)的带隙计算值为1.04 eV,可以促进可见光的吸收,可以看出LN-ZnTiS_(3)是一种潜在的高效率光伏材料。