【摘 要】
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近年来,铁电光伏材料成为凝聚态物理和材料科学的研究热点。因为其自发电极化产生的电场可以很好地分离光生电子-空穴对。但目前大多数铁电材料的能隙值都大于3 eV,只能吸收
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近年来,铁电光伏材料成为凝聚态物理和材料科学的研究热点。因为其自发电极化产生的电场可以很好地分离光生电子-空穴对。但目前大多数铁电材料的能隙值都大于3 eV,只能吸收紫光光谱,使得太阳光并不能得到有效利用。所以寻找同时具有较高自发电极化强度和适当能隙值(约1.4 eV)的铁电半导体成为科研热点。基于第一性原理方法,我们研究Zn2FeTaO6和Sc2FeCrO6两种双钙钛矿材料的晶体结构和电子结构。对于Zn2FeTaO6,我们发现其自发电极化强度为79.6μC/cm2,能隙值为2.6 eV,这与多铁材料BiFeO3接近,可以用来吸收利用紫光光谱区的太阳光。对于双钙钛矿材料Sc2FeCrO6,我们预测自发电极化强度为100.1μC/cm2,能隙值为1.8 eV,与最理想值1.4 eV非常接近。进一步的光学计算表明,Sc2FeCrO6的光吸收谱在可见光区域有一个高的吸收峰,暗示了Sc2FeCrO6在铁电光伏领域的潜在应用前景。
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