论文部分内容阅读
透明导电氧化物(TCO)广泛使用在太阳能电池、平面显示器、光电玻璃和一些光电器件上。绝大多数的TCO包括常见的ZnO、Sn2O和In2O3都是N型导电的材料并广泛应用于透明电极方面,没有高性能的P型TCO,就不可能组建透明导电材料。1997年,透明导电氧化物CuMO2材料被发现具有P型导电的性能,引发了人们对P型CuMO2材料的兴趣。
我们用第一性原理方法计算了透明导电氧化物CuScO2和CuYO2的电子结构以及本征缺陷。结果发现CuScO2具有直接带隙,带宽为2.16eV,价带顶和导带底都在点L处;而CuYO2是间接带隙,带宽为2.75eV,价带顶和导带底分别位于Z点和L点。CuScO2和CuYO2均属于宽禁带材料。
我们用第一性原理方法计算了透明导电氧化物CuScO2和CuYO2的本征缺陷,研究与铜,氧有关的本征缺陷,如空位,间隙,反位。结果发现铜空位和氧间隙具有较低的形成能,成为材料中的主要缺陷。在综合分析跃迁能之后,铜空位为材料CuScO2和CuYO2中最有效的受主缺陷。
我们用第一性原来方法分析了透明导电氧化物CuScO2和CuYO2的掺杂改性情况,我们用Ⅱ族和Ⅳ族元素替代了M(Sc,Y)和铜元素。综合分析了形成能和跃迁能之后,我们发现Be元素替代Cu元素的掺杂是最理想施主,而Ca元素替代M位置是最理想的受主。此外,Mg替代Sc在CuScO2里也能成为理想的受主。对CuMO2价带的比较分析可以得出CuScO2在p-型导电性能方面比CuYO2更为优越。我们的计算分析结果将对合成理想的P型或者N型导电的透明导电氧化物CuMO2有着重要的指导意义。