铕掺杂钨酸锌的稳定性与光谱调控：面向可见光光电应用的DFT+U研究

本文采用自旋极化密度泛函理论（DFT+U）系统研究了Eu掺杂ZnWO4的结构稳定性与光电性能。研究表明，Eu掺杂不仅保持晶格动力学稳定性，还通过引入4f态降低带隙、增强光吸收和电子跃迁，为白光发光二极管（w-LEDs）等光电器件提供了新型候选材料。

　　

亮点

铕（Eu）掺杂不仅稳定了ZnWO₄晶格，还通过调控其电子结构和光学响应，为可见光光电应用开辟了新路径。

结论

本研究通过GGA+U框架下的自旋极化DFT计算，揭示了Eu掺杂ZnWO₄的多维特性：

1. 1.

   结构稳定性：声子色散分析证实掺杂体系保持动力学稳定性，晶格参数优化后（如单斜晶系P2/c空间群）仍保持完整性。

2. 2.

   电子调控：Eu的4f态在费米能级附近引入局域化新态，使带隙显著窄化，态密度（DOS）分析显示电子跃迁增强。

3. 3.

   光学性能：介电函数展宽、吸收边红移及消光系数增强，均与Eu 4f态直接相关；反射谱和能量损失谱表明掺杂后光子-声子耦合效率提升。

   这些发现将Eu-ZnWO₄定位为白光LED（w-LEDs）和可调谐光电器件的潜在候选材料。

引言

钨酸盐材料因其化学稳定性和光学特性备受关注，其中ZnWO₄（ZWO）作为典型代表，其Eu掺杂后的光电行为尚待深入探索。

计算方法

采用WIEN2k代码的DFT+U方法，结合GGA泛函与Hubbard U修正，对Zn_1-xEu_xWO₄和ZnW_1-xEuO₄体系进行结构优化与性质计算。

结构优化

原始ZnWO₄为单斜晶系（P2/c），Eu掺杂后晶胞扩展至7原子，优化参数（如a=5.1872 ?）与实验值吻合。