BiTiO3电子结构及光学性质的第一性原理研究 - 计算凝聚态物理研究组.PDF

物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 64, No. 14 (2015) 147102 BiTiO 电子结构及光学性质的第一性原理研究 骆最芬 岑伟富 范梦慧 汤家俊 赵宇军 1)(贵州民族大学理学院, 贵阳 550025) 2)(华南理工大学物理系, 广州 510640) 3)(贵州大学大数据与信息工程学院, 贵阳 550025) ( 2015 年1 月16 日收到; 2015 年3 月14 日收到修改稿) 采用基于第一性原理的赝势平面波方法, 对BiTiO 的多种结构进行了计算. 计算结果表明, 结构 ◦ ◦ 最为稳定, 对应晶格参数为 Å, Å; , . 进一步对 结构 的BiTiO 的能带结构、电子性质和光学性质进行了研究, 发现BiTiO 是间接带隙半导体, 其费米面附近的能 带主要由Ti-3d 和O-2p 层的电子态构成. 通过介电函数、复折射率和反射率等的研究, 发现BiTiO 的光学性 质为近各向同性. 关键词: BiTiO , 电子结构, 光学性质, 第一性原理 PACS: 71.15.Mb, 71.20.–b, 78.20.Ci, 71.15.–m DOI: 10.7498/aps.64.147102 基橙的降解脱色均具有较强的光催化活性, 表明它 1 引 言 们都具有半导体光催化剂的特性, 其中BiTiO 2 的光催化活性最强 . BiTiO 属于典型的软 Bi-Ti-O 结合可以形成具有多种晶相结构 铋矿结构铋氧化合物, Bi Ti O 的结构为焦绿石 的氧化物, 如Bi Ti O , Bi Ti O , Bi Ti O , 结构, Bi Ti O 是一种层状钙钛矿结构的铁电材 BiTiO 等, 通称为钛酸铋化合物. 它们是一 料57 . 关于钙钛矿结构的钛酸铋BiTiO , 骆最芬 类已被广泛研究的功能材料, 其中Bi Ti O 与常 8 等 利用第一原理计算并根据热力学平衡原理对 用的锆钛酸铅Pb(Zr, Ti) O 类铁电功能材料相比, 其稳定性进行了研究, 结果表明BiTiO 的稳定性 具有低介电常数、低介电损耗、高居里温度和无铅 较差, 很难在热平衡下制备, 但