新型能源材料的第一性原理計(jì)算研究.pdf

1、我們用第一性原理全勢(shì)線性綴加平面波方法(FPLAPW)研究新型能源材料InMO4(M=Ta，Nb)及氧摻雜材料InMO4-x(M=Ta，Nb)的電子能帶結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。得到結(jié)論如下： 第一，對(duì)InMO4進(jìn)行體積優(yōu)化，保持體積不變進(jìn)行原子內(nèi)坐標(biāo)優(yōu)化。然后我們計(jì)算了InMO4的電子能帶結(jié)構(gòu)與光學(xué)特性。InMO4的電子能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果表明：(1)這兩種材料均為間接帶隙材料，帶隙分別為3.6eV和3.2eV。(2)隨著過渡金屬原子(Ta，N

2、b)的殼層電子態(tài)從5d減小為4d軌道，電子能帶的帶隙減小，這是由于電子的局域性加強(qiáng)。InMO4的光學(xué)常數(shù)計(jì)算結(jié)果顯示：(1)這兩種材料的靜態(tài)介電常數(shù)均比較小，其值在4附近，均為低介電材料，有利于載流子的傳輸，從而有有利于水的分解。(2)與可見光范圍內(nèi)的吸收系數(shù)比較表明，InMO4幾乎不響應(yīng)可見光。 第二，對(duì)含有氧空缺的InMO4-x(M=Ta，Nb)(x=0.125)材料進(jìn)行了體積和內(nèi)坐標(biāo)的優(yōu)化。晶格優(yōu)化得到的能量隨體積的變化曲

3、線表明：(1)含有氧空缺(x=0.125)的超晶胞體積有明顯的減小(0.91％和0.92％)，這是由于氧空位的存在導(dǎo)致八面體結(jié)構(gòu)缺失，從而導(dǎo)致超晶胞體積減小。(2)InMO4.875的過渡金屬原子內(nèi)坐標(biāo)優(yōu)化結(jié)果顯示：氧空缺周圍的原子重新排布，尤其氧空缺周圍的過渡金屬原子，位置明顯變化。 第三，對(duì)氧摻雜材料InMO3.875(M=Ta，Nb)第一性原理電子能帶計(jì)算表明：(1)在氧空缺摻雜情況下，這兩種摻雜材料的電子能帶結(jié)構(gòu)發(fā)生很大