【摘 要】
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稀磁性半导体（DMSs）材料因其独特的性质和广泛的应用前景而备受研究者的关注,SrO作为无磁性元素的宽带隙半导体,被认为是透明半金属铁磁DMSs潜在的候选材料,具有重要的研究价值。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了完整SrO晶体的能带结构,并在GGA计算能带结果的基础上,用HSE进行了带边修正,有效的解决了GGA严重低估带隙的问题。此外,对SrO晶体中六种本征缺陷的晶格参数、电子结构、光
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稀磁性半导体（DMSs）材料因其独特的性质和广泛的应用前景而备受研究者的关注,SrO作为无磁性元素的宽带隙半导体,被认为是透明半金属铁磁DMSs潜在的候选材料,具有重要的研究价值。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了完整SrO晶体的能带结构,并在GGA计算能带结果的基础上,用HSE进行了带边修正,有效的解决了GGA严重低估带隙的问题。此外,对SrO晶体中六种本征缺陷的晶格参数、电子结构、光学性质和磁学性质进行了系统的计算,详细讨论了富氧和缺氧两种条件下各种缺陷的形成能,并对带电缺陷形成能进行了FNV修正,得到比较准确的缺陷形成能,得到各种缺陷的能带结构和态密度。主要工作及研究结果如下:第一章介绍了SrO晶体相关的研究领域、SrO晶体的基本性质、研究现状及本文的研究内容等。第二章介绍了计算用到的相关理论基础和计算软件。第三章利用GGA-PBE计算了完整SrO晶体的能带结构,结果表明SrO是直接带隙半导体,导带主要由Sr原子贡献,价带主要由O原子贡献,GGA计算得到的带隙值为3.28 e V,经过HSE进行带边修正后,其带隙值为5.88 e V,与实验中测得的带隙值（5.9 e V）基本一致。第四章计算了SrO晶体中六种本征缺陷的晶格参数、形成能及电子结构。对比完整SrO晶体,发现六种点缺陷的存在所引起的晶格畸变不大。经过FNV修正得到比较准确的点缺陷形成能,结果发现在富氧条件下(1的形成能最小,(1是主要缺陷类型,而在缺氧条件下(1的形成能最小,(1是主要缺陷类型。第五章研究了F心和F+心的光学性质。借助位形坐标图对F心和F+心的光学跃迁过程进行了直观的描述,得到了F和F+心的吸收峰值分别为2.49 e V和3.06 e V,发射峰值分别为2.14 e V和2.5 e V。第六章研究了本征缺陷的磁学性质。利用GGA+U计算了不同价态和不同浓度(1的能带结构和态密度,结果表明0价和-1价的(1体系总磁矩不为零,其磁性主要来源于锶空位最邻近的6个氧原子2p轨道的自旋极化,且随着锶空位浓度的增加,体系的总磁矩也增大。此外,计算还发现,和4)缺陷体系也呈现出磁性,分析得知磁性主要来源于缺陷原子及其最邻近原子轨道的自旋极化而引起的局部磁矩。第七章是对全文的总结及展望。综上,本论文计算得出的结果与相关实验结果吻合,这说明我们应用的计算模型和计算方法是合理的,另一部分虽然没有相应的实验结果与之对比,但它们可以为后续的实验提供一定的参考价值。我们的工作可以为SrO半导体的制备技术及新型SrO相关材料的设计提供理论指导。
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