【摘 要】
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SrTiO3作为光催化分解水较好的材料已被广泛研究,但其 3.2eV的宽带隙很大地限制了可见光的吸收.基于“极化灾难”机制的SrTiO3/LaAlO3(001)(STO/LAO)界面,我们设计一种既包含n型又包含p型界面的“三明治”结构SrTiO3/LaAlO3/SrTiO3(001)异质结.由于LAO(001)内部存在的本征电场随层数而增加,我们可以通过改变LAO的厚度来调节两边STO的能带位置
【机 构】
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中国科学技术大学物理系,安徽合肥金寨路96号,230026 中国科学技术大学物理系、合肥微尺度国家
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SrTiO3作为光催化分解水较好的材料已被广泛研究,但其 3.2eV的宽带隙很大地限制了可见光的吸收.基于“极化灾难”机制的SrTiO3/LaAlO3(001)(STO/LAO)界面,我们设计一种既包含n型又包含p型界面的“三明治”结构SrTiO3/LaAlO3/SrTiO3(001)异质结.由于LAO(001)内部存在的本征电场随层数而增加,我们可以通过改变LAO的厚度来调节两边STO的能带位置.通过这种方法,体系的带隙有了明显变小,从而大大提高了光吸收效率,通过第一性原理计算的结果看到,当LAO厚度到达一定层数后,光吸收范围可移动至可见光甚至红外光.同时,LAO内部的电场将光激发的电子空穴对分离并向相反方向移动,有效地阻止了电子空穴对的复合,使得两边的STO分别成为电子掺杂和空穴掺杂的表面,在空间上分离了水的氧化还原反应.综上所述,我们从理论上证明了np型SrTiO3/LaAlO3/SrTiO3(001)薄膜成为可见光光催化材料的可能性.
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