ZnO掺杂对GaN/ZnO固溶体能带结构的影响及可见光光催化性能提升

本文研究了不同浓度的ZnO掺杂对GaN/ZnO固溶体能带结构的影响。通过计算350个GaN/ZnO固溶体结构的能带结构并测量相应的能隙大小，发现随着ZnO含量的增加，固溶体结构的能隙首先迅速下降，稳定在约0.05 eV左右，当ZnO含量较高时略微增加至0.2 eV。能隙的降低主要归因于Zn-N键的增加。通过增加ZnO含量，固溶体可以实现连续的能隙控制。能带和态密度分析表明，N 2p和Zn 3d轨道之间的斥力相互作用导致了能隙的降低。ZnO浓度的增加显著增强了GaN/ZnO固溶体的可见光响应，并使可见光区吸收峰发生一定程度的红移。GaN/ZnO固溶体展示了显著提高的可见光光催化性能。