降低晶体带隙的方法有哪些？

降低晶体带隙的核心思路是调控晶体电子结构，通过引入杂质、缺陷或改变晶格环境，缩小价带顶与导带底的能级差，常见方法如下：
元素掺杂
阳离子掺杂：用半径相近、价态不同的金属离子替换晶格阳离子，如在 TiO₂中掺杂 W⁶⁺、Nb⁵⁺，引入杂质能级；或用窄带隙半导体的阳离子掺杂，如 ZnO 中掺杂 Cd²⁺，利用 CdS 窄带隙特性拉低整体带隙。
阴离子掺杂：用非金属离子替换晶格阴离子，如 TiO₂中掺杂 N³⁻、S²⁻，在禁带中形成杂质能级，降低带隙值。
构建异质结 / 固溶体
将目标晶体与窄带隙半导体形成固溶体，如 TiO₂与 SnO₂形成 Ti₁₋ₓSnₓO₂固溶体，晶格畸变使带隙连续可调；
构建 Type-Ⅱ 异质结，两种材料的能带交错排列，等效降低光响应所需的能级差。
缺陷工程调控
引入氧空位、氮空位等本征缺陷，如还原处理 TiO₂生成氧空位，在禁带中形成缺陷能级，缩小带隙；
控制晶体生长条件（如低氧压烧结），增加晶格缺陷浓度，改变电子跃迁路径。
应力调控
通过外延生长、高压处理等方式给晶体施加应力，晶格发生拉伸或压缩畸变，导致价带和导带能级移动，进而降低带隙。例如对 ZnO 薄膜施加压应力，可使带隙小幅降低。