第一性原理研究Al掺杂Mn4Si7的电子结构及光学性质

基于密度泛函理论框架下,利用第一性原理计算方法,对本征Mn4Si7以及不同Al掺杂浓度下Mn4Si7的电子结构及光学性质进行系统计算分析.Mn4Si7晶胞中有16个Mn原子及28个Si原子,建立4种Mn16-xAlxSi28(x=0,2,4,8)的掺杂模型,计算结果表明:本征Mn4Si7的禁带宽度Eg=0.775 eV,属于间接带隙半导体,Al的掺入导致了Mn4Si7费米能级附近的电子结构发生改变,导带向低能方向发生偏移,价带向高能方向发生偏移,禁带宽度由0.775 eV降至零,呈现出金属性.计算还表明,在光子能量低能区域,Al的掺入使Mn4Si7的介电函数、折射率、吸收及反射系数等光学性质有所提升,改善了Mn4Si7在红外光区的光电性能.