采用密度泛函理論的第一性原理平面波超軟贗勢方法探討了La 摻雜對SnO2光學特性的影響，并通過實驗進行驗證。理論分析表明，由于La 的摻入，費米能級上移進入導帶，禁帶寬度變小，介電函數虛部與吸收譜發生紅移。實驗結果表明La 摻雜并沒有改變晶型結構，晶格常數略微增大，晶粒尺寸減小。薄膜在可見光區的透過率除7% La 摻雜外均超過80%，且隨摻雜濃度增加禁帶寬度逐漸減小，實驗結果與理論計算結果相互驗證，為稀土摻雜SnO2的研究提供依據。

　　第一代半導體材料以鍺、硅為代表，第二代以GaAs、InP 等化合物為代表，現在人們越來越關注第三代半導體，即寬禁帶半導體，如SnO2等。SnO2空間群為P42/mnm，室溫下禁帶寬度為3.6 eV，激子束縛能高達130meV。正是由于較高的激子束縛能，使得SnO2為基的半導體材料有望成為更有發展潛力的光電材料。SnO2摻雜形成的材料因具有更高的電導率和光學透過率，廣泛用于太陽能電池、有機半導體儀器中的有效電極，以及平板顯示、傳感器等方面，是當前功能材料研究領域和工業發展的熱點之一。

　　摻雜元素的不同使得SnO2的性能發生改變，因而，摻雜對SnO2材料光電性能影響的研究倍受關注，而稀土元素具有獨特的4f 電子結構，其原子磁矩、自旋軌道耦合較強，形成配合物時的配位數在2 ～3變化，使它顯示出的特殊性質逐漸成為SnO2摻雜體系研究的重點。Evandro等用溶膠凝膠法制備了稀土(Er，Eu) 摻雜SnO2薄膜，樣品PL 譜的峰值發生了不同的位移。李健等采用真空氣相沉積法研究了Nd摻雜SnO2薄膜，摻雜后薄膜透光率下降。Li等通過水熱法制備La摻雜SnO2樣品，隨摻雜濃度增加，樣品晶粒尺寸減小并具有更好的分散性。雖然對稀土摻雜SnO2的改性進行了一定研究，但因實驗的工藝條件不同，且影響樣品微觀結構的因素極其復雜，又缺少摻雜元素對電子結構影響的詳細研究，從而導致對摻雜改性的機理說法不一，改性效果也大相徑庭，而利用計算機對其進行模擬計算，既克服實驗因素的影響，又突出了摻雜效應中的主要因素。Ph. Barbarat 等用第一性原理研究了SnO2的電學、光學和化學鍵性質，分析了化學鍵與光學性質間的關聯性。于峰等基于第一性原理的線性綴加平面波方法研究Al 摻雜SnO2材料，發現隨Al 摻雜量的增加帶隙逐漸增寬，且態密度整體向高能方向發生移動。

　　目前為止，對于第一性原理的研究大多數都集中在F、Sb、In、Fe上，對稀土摻雜SnO2報道較少，本文結合理論與實驗對La 摻雜SnO2薄膜的光學性能進行分析，并為以后研究提供相應的參考依據。

　　4、結論

　　基于理論與實驗兩方面對La-SnO2薄膜進行研究。理論計算表明La 摻雜SnO2后帶隙減小，Fermi能級上移進入導帶，晶體呈金屬性，同時ε2和吸收譜均向底能方向移動。實驗結果表明摻雜后薄膜物相未發生改變，但晶粒尺寸減小，晶格常數略微增大。另外，樣品的透光率均達80% 以上除7% La外，Eg減小，且有紅移的趨勢。由于吸收譜發生紅移，可提高SnO2光催化活性，降低催化成本，擴大了應用范圍，具有良好的經濟效益。