GaN_ZnO固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究.pdf

文章编号：2096 2983(2024)02 0039 07DOI:10.13258/ki.nmme.20230325001引文格式:王前力，张锦，陈慧琳，等GaN/ZnO 固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究J有色金属材料与工程，2024，45（2）：39-45 DOI：10.13258/ki.nmme.20230325001 WANG Qianli,ZHANG Jin,CHEN Huilin,et alFirst-principlesstudy on the electronic structure and optical properties of GaN/ZnO solid solutionJ Nonferrous Metal Materials andEngineering,2024,45（2）：39-45GaN/ZnO 固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究王前力，张 锦，陈慧琳，王顺瑶，徐京城（上海理工大学 材料与化学学院,上海 200093）摘要：GaN/ZnO 固溶体具有良好的光催化活性。为研究不同 ZnO 物质的量对 GaN/ZnO 固溶体能带结构和光吸收性能的影响，构建了一系列 GaN/ZnO 固溶体的随机原子结构模型。基于密度泛函理论计算不同 ZnO 物质的量对 GaN/ZnO 固溶体模型电子结构和光学性质的影响。研究结果表明：ZnO/GaN 固溶体形成能与结合能均为负值，结构稳定。随着 ZnO 物质的量的增加，固溶体的带隙先呈现下降趋势，最后呈现小幅上升趋势。对于 ZnO 物质的量分数在 13.89%至22.22%的 GaN/ZnO 固溶体，可以观察到光吸收峰强度在可见光区各个波长范围内均有较强吸收。通过研究不同 ZnO 物质的量对 GaN/ZnO 固溶体能带结构和光吸收性能的影响，为GaN/ZnO 固溶体光催化材料的设计与制备提供了理论参考。关键词：GaN/ZnO 固溶体；光催化；第一性原理计算；催化材料设计中图分类号：O 469 文献标志码：AFirst-principles study on the electronic structure and opticalproperties of GaN/ZnO solid solutionWANG Qianli，ZHANG Jin，CHEN Huilin，WANG Shunyao，XU Jingcheng(School of Materials and Chemistry,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China)Abstract:The GaN/ZnO solid solution exhibits excellent photocatalytic activity.To investigate theeffect of ZnO content on the band structure and optical absorption properties of the GaN/ZnO solidsolution,a series of random atomic structure models of GaN/ZnO solid solution were constructed.Thedensity functional theory was used to calculate the effect of ZnO content on the stability,electronicstructure and optical properties of the GaN/ZnO solid solution models.The results show that both theformation energy and binding energy of the ZnO/GaN solid solution are negative values,indicating thatthe structure is stable.With the increase of ZnO concentration,the band gap of the solid solution firstly有 色 金 属 材 料 与 工 程第 45 卷 第 2 期NONFERROUS METAL MATERIALS AND ENGINEERINGVol.45 No.2 2024收稿日期：20230325基金项目：上海市工业强基专项（GYQJ-2019-1-23）第一作者：王前力（1995），男，硕士研究生。研究方向：催化材料理论计算研究。E-mail：通信作者：徐京城（1983），男，助理研究员。研究方向：半导体光电性能研究。E-mail:shows a downward trend,and then shows a slight upward trend.For GaN/ZnO solid solutions with ZnOcontent ranging from 13.89%to 22.22%,it can be observed that the light absorption peak intensity hasstrong visible absorption.This paper provides a theoretical guide by the design and preparation ofGaN/ZnO solid solution photocatalytic materials to tailor the energy band structure and light absorptionproperties of GaN/ZnO solid solutions using ZnO.Keywords:GaN/ZnO solid solution;photocatalysis;first-principles calculation;catalytic materialdesign 自 1972 年发现用于光催化析氢的 TiO2以来1，半导体光催化已被证明是解决能源问题的有效且有前景的策略。虽然对紫外光响应的光催化剂进行了大量研究，并获得一定成果，但是由于紫外光在太阳光谱中大约仅占 5%（质量分数），要利用更多太阳能，开发稳定、高活性、廉价的具有可见光响应的光催化剂是实现太阳能光催化制氢的根本途径。开发高性能用于分解水的光催化剂需要满足能够最大限度地吸收和利用太阳光的带隙（1.2 3.0 eV）、以及合适的带边位置以跨越水的氧化还原电位2。作为众多固溶体中一种较有前景的制氢光催化剂，GaN/ZnO 固溶体由 Maeda 等在 2005 年首次报道3，实验发现 GaN/ZnO 固溶体具有较高的紫外和明显的可见光全分解水能力。GaN 和 ZnO 都为宽禁带半导体，带隙分别是 3.4 eV4和 3.2 eV5，这限 制 了 它 们 对 可 见 光 的 利 用 率。但 是 GaN 和ZnO 都为六方纤锌矿结构并且晶格常数接近（GaN 晶格常数为：a=b=0.319 nm，c=0.519 nm；ZnO晶格常数为：a=b=0.325 nm，c=0.521 nm），使二者形成固溶体成为了可能3,67。虽然目前 GaN/ZnO 固溶体已实现了 ZnO 含量的全范围调控8，且 GaN/ZnO 固溶体的带隙大小与可见光吸收性能在理论计算和实验上已有研究911。但是，部分实验结果表明催化活性最好的并不是 ZnO 含量最高和可见光吸收最强的固溶体，而是 ZnO 固溶物质的量分数在 12.50%至 25.00%左右的固溶体1214。但是，采用不同方法制备出来的GaN/ZnO 固溶体，在相同的 ZnO 含量条件下，其带隙值大小是不一样的。Zn、O 原子取代 Ga、N 原子形成固溶体过程中是否均匀取代，其在晶格中的具体占位如何以及原子尺度下是否存在微小的成分偏聚现象仍不明确。本文采用基于第一性原理15的密度泛函理论方法研究不同取代浓度条件下 Zn、O 原子随机取代 Ga、N 原子的 GaN/ZnO 固溶体对带隙以及可见光吸收的影响，为设计新型可见光催化剂提供理论依据。1 理论模型与计算方法 1.1 理论模型本文采用的是 36 个 GaN 结构单元的 332 的超胞结构作为初始结构，通过替换 135 个 GaN 单元，得到不同 ZnO 物质的量的 GaN/ZnO 固溶体结构，如图 1 所示。为了得到全组分范围的结构模型，每种固溶体随机产生了 10 种不同 Zn 与 O 原子占位的结构。因此，共构建了 350 个随机固溶体结构模型。本文将不同 ZnO 物质的量的 GaN/ZnO 固溶体表述为（GaN）36-x（ZnO）x（36 为晶胞模型中的GaN 与 ZnO 结 构 单 元 的 总 和，x 为 晶 胞 模 型 中ZnO 的结构单元数）。NOZnGa 图 1 GaN/ZnO 固溶体结构示意图Fig.1 Crystal structure of GaN/ZnO solid solution 1.2 计算方法采用密度泛函理论计算研究 GaN/ZnO 固溶体的晶格结构、电子结构与光学性质，所有计算均使用 Vienna Ab initio simulation package（VASP）1617软件完成。采用投影缀加波（projected augmentedwave，PAW）方法1819描述电子与离子间的相互作40有 色 金 属 材 料 与 工 程2024 年 第 45 卷用，采用基于广义梯度近似（generalized fradientapproximation，GGA）的 Perdew-Brke-Ernerhof（PBE）20方法描述交换关联作用。平面波截断能为 500 eV，布里渊区积分计算采用以 Gamma 点为中心的Monkhorst-Pack 方案,选取 332 的 k 点网格。使用共轭梯度算法松弛所有原子位置和晶格常数。电子自洽过程的收敛标准为 1.0105 eV/原子，几何结构优化中力的收敛标准为 0.01 eV/（1 =0.1nm）。采用 Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE06）21的杂化密度泛函进一步研究了光学性质。固溶体的形成能与结合能计算公式如下：Ef=E(Tot)nE(xbulk)（1）Eb=E(Tot)nE(xatom)（2）EfEbE(Tot)E(xbulk)E(xatom)式中：为形成能；为结合能；为固溶体总能量；x 代表固溶体中的各组分元素；为固溶体中 x 元素对应单质的能量；为固溶体中 x 元素对应自由原子的能量；n 为在固溶体中x 原子的数量。作为光催化的一个重要前提就是需要对可见光具有一个良好的响应。而响应能力可以通过可见光区域内的光吸收性能22来进行评估。通过 DFT计算介电函数，可以计算材料的光吸收系数23。介电函数，光吸收系数计算公式如下：()=1()+i2()（3）I()=21()2+2()21()1/2（4）式中：为频率；1（）为介电函数的实部；2（）为介电函数的虚部；I（）为光吸收系数。2 结果与讨论 2.1 GaN/ZnO 固溶体的结构稳定性图 2 为（GaN）36-x（ZnO）x固溶体形成能与结合能的分布。由图 2 可知，所设计的固溶体，经过结构优化后，计算出所有 GaN/ZnO 固溶体结构的形成能与结合能均为负值。因此可以认为固溶体是热稳定的。2.2 电子结构分析为了分析 ZnO 物质的量对 GaN/ZnO 固溶体能带结构的影响，本文计算了 350 个 GaN/ZnO 固溶体结构的能带结构，统计每个结构相应的带隙大小，结果如图 3 所示。由图 3 可知，随着 GaN/ZnO 固溶体中 ZnO 物质的量的增多，固溶体结构的带隙首先呈快速下降趋势，后大体稳定于 0.05 eV 左右，当固溶体中 ZnO 物质的量较多时，带隙最终小幅增加至 0.20 eV，带隙大小整体呈现先减小后逐渐稳定最后增加的趋势。其中富 ZnO 区域相对于富 GaN 区域的带隙减少更为显著。基于理论计算的一种推测是，带隙的减少是由 Zn-N 键的增加引起的。由于GaN/ZnO 固溶体中 ZnO 的物质的量可连续增加，故 GaN/ZnO 固溶体可以实现带隙的连续调控。1.41.61.21.0带隙/eV0.60.200.40.8369121518(GaN)36x(ZnO)x2124273033 图 3 （GaN）36-x（ZnO）x固溶体的带隙分布Fig.3 Bandgap distribution of（GaN）36-x（ZnO）xsolid solutions 能带结构计算中 GGA-PBE 方法固有的低估激发态电子间相互作用的缺点，使计算所得 GaN/ZnO固溶体带隙值偏小。通过与相关研究2426比较，本文所计算带隙值整体偏小约 2 eV，同时可以观察到和文献一致的整体带隙分布趋势，本文计算结果从定 性 的 角 度 与 文 献 的 结 果 具 有 一 致 性。实 际GaN/ZnO 固溶体的带隙会比计算值更大，有利于可见光的吸收。0.60.40.81.0形成能/eV1.21.41.6369121518(GaN)36x(ZnO)x(a)形成能(b)结合能21242730333.73.84.03.63.94.1形成能/eV4.24.34.4369121518(GaN)36x(ZnO)x2124273033 图 2 （GaN）36-x（ZnO）x固溶体的形成能与结合能分布Fig.2 Formation Energy and Binding Energy distributionof（GaN）36-x（ZnO）x solid solutions第 2 期王前力，等：GaN/ZnO 固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究41为了进一步分析不同掺杂浓度 GaN/ZnO 固溶体的电子在各个轨道上的分布情况，分别计算了GaN 与 ZnO 本征半导体的能带结构与态密度，如图 4 所示。分别选取了 GaN/ZnO 固溶体中 ZnO 物质的量最小（GaN）35（ZnO）1）、物质的量适中（GaN）18（ZnO）18）和物质的量最大（GaN）1（ZnO）35）的 3 种最具有代表性的结构做能带与态密度分析，如图 5 所示。(a)GaN 的能带与态密度图(b)ZnO 的能带与态密度图GMKGTotalGa-4sGa-4pGa-3dTotalZn-4sZn-3dO-2pN-2p86420E-Ef/eVE-Ef/eV2468态密度GMKG864202468态密度 图 4 GaN 与 ZnO 本征半导体的能带与态密度图Fig.4 The band structure and density of states diagramsof intrinsic GaN and ZnO 由图 4 可知，GaN 的导带底部由 Ga 的 4s 和4p 轨道构成，价带顶部主要由 N 的 2p 轨道构成。ZnO 的导带底部由 Zn 的 4s 轨道构成，价带顶部主要由 O 的 2p 轨道构成。由图 5（a）、（b）可知随着GaN/ZnO 固溶体中 ZnO 物质的量的增加，GaN/ZnO固溶体导带底部依旧由 Ga 的 4s 和 4p 轨道构成，价带顶部则逐渐由 N 的 2p 和 Zn 的 3d 轨道构成。由于 N 的 2p 和 Zn 的 3d 轨道之间存在 p-d 轨道排斥作用，导致材料中的价电子在占据价带时需要跃迁到较高能级的状态，从而导致价带位置的提升，因此禁带宽度会减小。由图 5（c）可知，当 GaN/ZnO 固溶体中 GaN 物质的量较少时，固溶体电子结构与本征 ZnO 类似。富含 GaN 的（GaN）35（ZnO）1模型比富含 ZnO的（GaN）1（ZnO）35模型表现出更为平坦的价带顶和更窄的带隙。这表明，ZnO 浓度较高的 GaN/ZnO 固溶体的有效质量更大，从而限制了光生载流子的扩散。这也可以解释实验上观察到的催化活性最好的并不是 ZnO 物质的量最高和可见光吸收最强的固 的能带与态密度图(a)(GaN)35(ZnO)1 的能带与态密度图GC|C2 Y2GMD|D2AG态密度TotalGa-4sGa-4pGa-3dZn-4sZn-3dN-2pO-2p3210E-Ef/eV1234(b)(GaN)18(ZnO)18 的能带与态密度图R2GT2|U2V2G态密度TotalGa-4sGa-4pGa-3dZn-4sZn-3dN-2pO-2p3210E-Ef/eV1234(c)(GaN)1(ZnO)35 的能带与态密度图GC|C2 YGMD|D2AG态密度TotalGa-4sGa-4pGa-3dZn-4sZn-3dN-2pO-2p3210E-Ef/eV1234 图 5 3 种 GaN/ZnO 固溶体的能带与态密度图Fig.5 The band structure and density of states diagramsof three GaN/ZnO solid solutions42有 色 金 属 材 料 与 工 程2024 年 第 45 卷溶体。2.3 光吸收性能分析光催化半导体的可见光吸收性能与催化效率密切相关，因为可见光吸收能力不足会导致反应活性中心的数量减少，限制光催化性能。因此，本文计算了本征 GaN、本征 ZnO 和 ZnO 物质的量分数在25.00%内的 GaN/ZnO 固溶体的光吸收性能。如图 6 所示。本征 GaN 的最大吸收峰在 407 nm左右，本征 ZnO 的最大吸收峰在 500 nm 左右。ZnO物质的量分数在 25.00%内的 GaN/ZnO 固溶体在可见光区都表现出显著的吸收峰。如图 6（c）（f），对于 ZnO 物质的量分数在 11.11%（晶胞模型中 ZnO个数小于 5）以内且具有相同 ZnO 掺杂浓度的 GaN/ZnO 固溶体模型中，可以观察到类似的吸收趋势。每种模型的主吸收峰都在可见光区内，且随着固溶体中 ZnO 物质的量的增加，吸收峰发生明显红移。如图 6（g）（j），当 ZnO 物质的量分数在 13.89%至 22.20%（晶胞模型中 ZnO 个数为 59）并且具有相同 ZnO 物质的量分数的 GaN/ZnO 固溶体模型中，可以观察到光吸收峰强度在可见光区各个波长范围内均有较强吸收，并且随着 ZnO 物质的量分数的增加，其平均光吸收峰强度有一定程度上的增强。部分固溶体的主吸收峰相对 GaN 与 ZnO 发生红移，说明固溶体不单是 GaN 与 ZnO 的简单混合，而是 GaN/ZnO 固溶体这种复杂结构会导致材料的性质得到改变。以上可以解释实验上观察到的ZnO 固溶物质的量分数在 12.50%至 25.00%的固溶体的光催化活性较强。4004206810吸光度/(105cm1)121416300500600波长/nm(a)本征 GaN70080090040042068吸光度/(105cm1)10300500600波长/nm(b)本征 ZnO7008009004004206810吸光度/(105cm1)121416300500600GaN35ZnO1(1)GaN35ZnO1(2)GaN35ZnO1(3)GaN35ZnO1(4)GaN35ZnO1(5)GaN35ZnO1(6)GaN35ZnO1(7)GaN35ZnO1(8)GaN35ZnO1(9)GaN35ZnO1(10)GaN34ZnO2(1)GaN34ZnO2(2)GaN34ZnO2(3)GaN34ZnO2(4)GaN34ZnO2(5)GaN34ZnO2(6)GaN34ZnO2(7)GaN34ZnO2(8)GaN34ZnO2(9)GaN34ZnO2(10)波长/nm(c)2.78%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体70080090040042068吸光度/(105cm1)16101214300500600波长/nm(d)5.55%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体7008009004004206810吸光度/(105cm1)121416300500600GaN33ZnO3(1)GaN33ZnO3(2)GaN33ZnO3(3)GaN33ZnO3(4)GaN33ZnO3(5)GaN33ZnO3(6)GaN33ZnO3(7)GaN33ZnO3(8)GaN33ZnO3(9)GaN33ZnO3(10)波长/nm(e)8.33%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体70080090040042068吸光度/(105cm1)141012300500 600波长/nm(f)11.11%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体700 8001 000 1 100900GaN32ZnO4(1)GaN32ZnO4(2)GaN32ZnO4(3)GaN32ZnO4(4)GaN32ZnO4(5)GaN32ZnO4(6)GaN32ZnO4(7)GaN32ZnO4(8)GaN32ZnO4(9)GaN32ZnO4(10)42068吸光度/(105cm1)10300500波长/nm(g)13.89%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体7009001 1001 300 3005007009001 1001 300 42068吸光度/(105cm1)10波长/nm(h)16.67%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体40042068吸光度/(105cm1)10300500 600波长/nm8007001 0009001 10042068吸光度/(105cm1)10300500700波长/nm(j)22.22%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体9001 100 1 300 1 500(i)19.44%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体GaN31ZnO5(1)GaN31ZnO5(2)GaN31ZnO5(3)GaN31ZnO5(4)GaN31ZnO5(5)GaN31ZnO5(6)GaN31ZnO5(7)GaN31ZnO5(8)GaN31ZnO5(9)GaN31ZnO5(10)GaN30ZnO6(1)GaN30ZnO6(2)GaN30ZnO6(3)GaN30ZnO6(4)GaN30ZnO6(5)GaN30ZnO6(6)GaN30ZnO6(7)GaN30ZnO6(8)GaN30ZnO6(9)GaN30ZnO6(10)GaN29ZnO7(1)GaN29ZnO7(2)GaN29ZnO7(3)GaN29ZnO7(4)GaN29ZnO7(5)GaN29ZnO7(6)GaN29ZnO7(7)GaN29ZnO7(8)GaN29ZnO7(9)GaN29ZnO7(10)GaN28ZnO8(1)GaN28ZnO8(2)GaN28ZnO8(3)GaN28ZnO8(4)GaN28ZnO8(5)GaN28ZnO8(6)GaN28ZnO8(7)GaN28ZnO8(8)GaN28ZnO8(9)GaN28ZnO8(10)第 2 期王前力，等：GaN/ZnO 固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究43增加 GaN/ZnO 固溶体中 ZnO 物质的量会显著增强其对可见光的响应，导致在可见光区域形成吸收峰并在一定程度上产生吸收峰的红移。这种现象可以归因于 ZnO 掺杂引入了杂质能级，从而减小了带隙，并增加了 GaN/ZnO 固溶体对可见光的利用效率。引入的杂质能级有利于实现电子跃迁，并有效抑制光生载流子的复合，从而提高 GaN/ZnO 固溶体的光催化活性。上述结果和分析表明 GaN/ZnO 固溶体光催化剂，可以有效地提高可见光区域的光催化水分解反应的效率和性能。3 结论研究了不同 ZnO 物质的量对 GaN/ZnO 固溶体带隙大小的影响。随着 ZnO 物质的量的增加，固溶体结构的带隙大小首先快速下降，后逐渐稳定并最终略微增加。其中，富 ZnO 区域相对于富 GaN 区域的带隙减少更为显著。另外，ZnO 引入的能级减小了带隙，增加了 GaN/ZnO 固溶体对可见光的利用效率。本文还计算了 ZnO 物质的量分数在 25.00%内的 GaN/ZnO 固溶体的光吸收性能，并发现增加固溶体中 ZnO 物质的量会显著增强其对可见光的响应。根据这些结果和理论分析，GaN/ZnO 固溶体催化剂可以有效地提高可见光区域的光催化水分解反应的效率和性能。参考文献：FUJISHIMA A,HONDA K.Electrochemical photolysisof water at a semiconductor electrodeJ.Nature,1972,238(5358):3738.1 LIU G B,XIAO D,YAO Y G,et al.Electronic structuresand theoretical modelling of two-dimensional group-VIBtransition metal dichalcogenidesJ.Chemical SocietyReviews,2015,44(9):26432663.2 MAEDA K,TERAMURA K,TAKATA T,et al.Overallwater splitting on (Ga1-xZnx)(N1-xOx)solid solutionphotocatalyst:relationship between physical propertiesand photocatalytic activityJ.The Journal of PhysicalChemistry B,2005,109(43):2050420510.3 ZHANG X L,LIU Q Y,LIU B D,et al.Giant UVphotoresponse of a GaN nanowire photodetector througheffective Pt nanoparticle couplingJ.Journal ofMaterials Chemistry C,2017,5(17):43194326.4 SHABANNIA R.High-sensitivity UV photodetector 5 4004206810吸光度/(105cm1)121416300500600波长/nm(a)本征 GaN70080090040042068吸光度/(105cm1)10300500600波长/nm(b)本征 ZnO7008009004004206810吸光度/(105cm1)121416300500600GaN35ZnO1(1)GaN35ZnO1(2)GaN35ZnO1(3)GaN35ZnO1(4)GaN35ZnO1(5)GaN35ZnO1(6)GaN35ZnO1(7)GaN35ZnO1(8)GaN35ZnO1(9)GaN35ZnO1(10)GaN34ZnO2(1)GaN34ZnO2(2)GaN34ZnO2(3)GaN34ZnO2(4)GaN34ZnO2(5)GaN34ZnO2(6)GaN34ZnO2(7)GaN34ZnO2(8)GaN34ZnO2(9)GaN34ZnO2(10)波长/nm(c)2.78%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体70080090040042068吸光度/(105cm1)16101214300500600波长/nm(d)5.55%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体7008009004004206810吸光度/(105cm1)121416300500600GaN33ZnO3(1)GaN33ZnO3(2)GaN33ZnO3(3)GaN33ZnO3(4)GaN33ZnO3(5)GaN33ZnO3(6)GaN33ZnO3(7)GaN33ZnO3(8)GaN33ZnO3(9)GaN33ZnO3(10)波长/nm(e)8.33%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体70080090040042068吸光度/(105cm1)141012300500 600波长/nm(f)11.11%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体700 8001 000 1 100900GaN32ZnO4(1)GaN32ZnO4(2)GaN32ZnO4(3)GaN32ZnO4(4)GaN32ZnO4(5)GaN32ZnO4(6)GaN32ZnO4(7)GaN32ZnO4(8)GaN32ZnO4(9)GaN32ZnO4(10)42068吸光度/(105cm1)10300500波长/nm(g)13.89%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体7009001 1001 300 3005007009001 1001 300 42068吸光度/(105cm1)10波长/nm(h)16.67%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体40042068吸光度/(105cm1)10300500 600波长/nm8007001 0009001 10042068吸光度/(105cm1)10300500700波长/nm(j)22.22%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体9001 100 1 300 1 500(i)19.44%ZnO 的 GaN/ZnO 固溶体GaN31ZnO5(1)GaN31ZnO5(2)GaN31ZnO5(3)GaN31ZnO5(4)GaN31ZnO5(5)GaN31ZnO5(6)GaN31ZnO5(7)GaN31ZnO5(8)GaN31ZnO5(9)GaN31ZnO5(10)GaN30ZnO6(1)GaN30ZnO6(2)GaN30ZnO6(3)GaN30ZnO6(4)GaN30ZnO6(5)GaN30ZnO6(6)GaN30ZnO6(7)GaN30ZnO6(8)GaN30ZnO6(9)GaN30ZnO6(10)GaN29ZnO7(1)GaN29ZnO7(2)GaN29ZnO7(3)GaN29ZnO7(4)GaN29ZnO7(5)GaN29ZnO7(6)GaN29ZnO7(7)GaN29ZnO7(8)GaN29ZnO7(9)GaN29ZnO7(10)GaN28ZnO8(1)GaN28ZnO8(2)GaN28ZnO8(3)GaN28ZnO8(4)GaN28ZnO8(5)GaN28ZnO8(6)GaN28ZnO8(7)GaN28ZnO8(8)GaN28ZnO8(9)GaN28ZnO8(10)图 6 本征 GaN、本征 ZnO 与 ZnO 物质的量在 2.78%至 22.22%的 GaN/ZnO 固溶体的光吸收图Fig.6 The optical absorption spectrum of intrinsic GaN,intrinsic ZnO and GaN/ZnO solid solution with ZnOcontent from 2.78%to 22.22%44有 色 金 属 材 料 与 工 程2024 年 第 45 卷based on oblique and vertical Co-doped ZnOnanorodsJ.Materials Letters,2018,214:254256.OHNO T,BAI L,HISATOMI T,et al.Photocatalyticwater splitting using modified GaN:ZnO solid solutionunder visible light:long-time operation and regenerationof activityJ.Journal of the American Chemical 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