稀土(Y、Ce)掺杂β-FeSi2的光学性质与第一性原理分析

本文主要探讨了基于第一性原理赝势平面波方法在稀土元素（Y、Ce）掺杂β-FeSi2材料中的应用。首先，研究团队针对这种新型复合材料的几何结构进行了深入分析。结果显示，稀土掺杂后，β-FeSi2的晶格常数发生了改变，晶胞体积有所减小。这一变化反映了掺杂对晶体结构的影响，可能会影响材料的宏观性能。 接着，电子结构的计算揭示了掺杂稀土后的显著效应。在费米能级附近，能带结构变得更加复杂，这可能导致了带隙的减小。稀土元素如Y的4d轨道和Ce的4f轨道电子态密度对费米面附近的电子分布产生了显著影响，这可能会对材料的导电性和磁性有潜在影响。 光学性质是文章关注的重点。通过计算发现，稀土掺杂极大地提高了β-FeSi2的静态介电常数，这意味着材料的电介质特性增强，可能对电磁波的传播和吸收有积极作用。此外，介电函数虚部ε2的峰值表现出向低能方向移动并减弱的趋势，折射率n0也明显上升，这表明材料的光学性能得到了优化。消光系数k的峰值减弱，可能暗示着材料的透明度增强，这对光电子器件的设计有着重要价值。 这项研究为β-FeSi2材料掺杂稀土后的性能优化提供了坚实的理论基础，为未来的材料设计和实验研究提供了宝贵的指导。对于稀土元素在光电领域的应用和新型复合材料的开发具有重要意义，特别是在太阳能电池、光电传感器等领域的潜在应用。这些计算结果为科学家们深入理解材料的微观行为及其在实际应用中的性能提升提供了有力工具。