Na掺杂对闪锌矿ZnS电子结构和光学性质的第一性原理浅析

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，在广义梯度近似(GGA)框架下，研究了纯净闪锌矿ZnS_B3和Na掺杂ZnS后的晶体结构、电子结构和光学性质。详细分析了不同Na掺杂浓度对ZnS的晶格常数、电子态密度和能带结构的影响，讨论了费米能级附近的电子组态对ZnS光学性质的影响。结果表明：掺杂Na对ZnS光学性能有极大的影响，当Na离子掺杂浓度为6.25at.%时，表现出较好的综合光学性质；当掺杂浓度为12.5at.%时，体系有效负电荷离子浓度增加，S_3p态穿过费米能面，引起S_3p态电子产生跃迁，在低能量红外区域产生新介电峰，引起光吸收，降低了ZnS材料的透红外性能。理论预测结果与文献报道的实验结果相吻合