Ni,Cu,Zn掺杂四方相PbTiO_(3)力学性能、电子结构与光学性质的第一性原理研究OACSTPCD

采用第一性原理研究了四方相钙钛矿PbTiO_(3)以及Ni、Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)的力学性能、电子结构和光学性质。力学性能计算结果表明,Ni掺杂PbTiO_(3)的体积模量、剪切模量及弹性模量在三种掺杂体系中最大。Ni掺杂体系德拜温度最高。G/B为材料的脆、韧性判据,Zn掺杂PbTiO_(3)的G/B值最大,说明化学键定向性最高。Ni、Zn掺杂体系的G/B范围为0.56<G/B<1.75,均为脆性材料,而本征PbTiO_(3)和Cu掺杂体系G/B值小于0.56,均为韧性材料。通过电子结构分析,发现掺杂体系相比于本征体系带隙变窄,跃迁能量减小。Ni掺入使得PbTiO_(3)费米能级处出现杂质能级,而Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)价带顶上移,费米能级进入价带,使得Cu、Zn掺杂PbTiO_(3)呈现p型导电特性。从复介电函数、光学反射谱和吸收谱分析中发现,掺杂体系的静介电常数相较于本征体系有所提升。Ni、Cu、Zn的掺杂使得PbTiO_(3)吸收范围扩展到红外波段,且增强了可见光波段的吸收强度,Cu掺杂PbTiO_(3)材料的光催化特性在本征PbTiO_(3)和三种单掺PbTiO_(3)材料中是最好的。