【摘 要】
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铁电晶体BaTiO3已经被广泛应用于介电和压电元件领域中，但BaTiO3存在多个相变温度，尤其是发生在室温附近的相变，会严重损害晶体质量。为了对BaTiO3的性能进行改良，考虑对BaTiO3晶体进行掺杂。基于第一性原理，计算了不同Ca含量掺杂BaTiO3的电子结构和光学性质，即Ba1-xCaxTiO3（x=0, 0.125, 0.25,0.5）。通过研究发现，在电子结构方面，BaTiO3是直接带隙
【机 构】
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南京航空航天大学航天学院工业和信息化部重点实验室空间光电探测与感知实验室
【基金项目】
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国家自然科学基金（61675095,61875086,61377086）； 新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室资助（KF202205）； 南京航空航天大学空间光电探测与感知工业和信息化部重点实验室开放课题资助（NJ2022025-4）； 中央高校基本科研业务费资助（NJ2022025,5
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铁电晶体BaTiO3已经被广泛应用于介电和压电元件领域中，但BaTiO3存在多个相变温度，尤其是发生在室温附近的相变，会严重损害晶体质量。为了对BaTiO3的性能进行改良，考虑对BaTiO3晶体进行掺杂。基于第一性原理，计算了不同Ca含量掺杂BaTiO3的电子结构和光学性质，即Ba1-xCaxTiO3（x=0, 0.125, 0.25,0.5）。通过研究发现，在电子结构方面，BaTiO3是直接带隙半导体，其禁带宽度为1.74 eV,掺杂Ca导致BaTiO3带隙增加。BaTiO3掺杂Ca后的态密度比未掺杂的BaTiO3大，但随着掺杂含量的增加，态密度不断减小。在光学性质方面，BaTiO3掺杂Ca后，导致介电峰发生明显偏移。BaTiO3掺杂Ca后，其静态介电常数变小。不同Ca含量掺杂BaTiO3后对不同波长的光吸收有所不同，当Ca含量为0.125时，对光的吸收能力下降程度较大。本文对Ba1-xCaxTiO3（x=0, 0.125, 0.25,0.5）的研究结果表明其在光电领域具有广泛的应用前景，同时对该系列晶体的生长及性能研究提供一定的理论基础。
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