合金化和掺杂对氮化镓（GaP）半导体结构、电子、光学和光伏性能的影响

本研究全面探讨了通过引入钇（Y）对氮化镓（GaP）的结构、电子、光学和光伏性能的合金化和掺杂影响。采用基于密度泛函理论和改进的Becke–Johnson势的从头算方法，我们研究了YxGa1–xP合金（0 ≤ x ≤ 1）和3.125% Y浓度的掺杂配置。结构分析显示，在Y浓度超过32.6%时，从锌闪石类结构发生相变到氯化钠类结构。电子带结构计算表明，低Y浓度下从间接带隙行为转变为直接带隙行为，在3.125%掺杂下获得1.56 eV的直接带隙。x ≥ 0.5的合金显示出金属特性。光学分析突出显示了介电响应、吸收系数显著增加，所有情况均有合理超出，并且折射率在5到8 eV的能量值下低于30%。通过应用光谱限制最大效率方法评估光伏效率，表明从纯GaP的5.93%显著上升至掺杂体系的19.51%。这些结果表明，掺钇的GaP和YxGa1–xP合金是高效光电和太阳能电池应用（特别是作为串联太阳能电池 Y0.25Ga0.75P/Si 和 Y0.25Ga0.75P/GaAs）的有趣选择。