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因具有优良的光电性质和广阔的应用前景,II-VI族半导体材料CdS一直受到人们的极大关注。未掺杂的CdS为n型半导体,其电导率较低,实验发现,适当的IIIA元素(B、Al、Ga、In)的掺杂可以显著提高其电导率,得到电学性质较理想的n型CdS半导体材料;而Cu元素的掺杂有利于实现CdS的p型导电。本文运用基于密度泛函理论的局域密度近似的方法,系统地研究了B、Al、Ga、In及Cu元素掺杂的纤锌矿CdS的电子能带结构和光学性质。(1)我们系统地研究了未掺杂和IIIA掺杂纤锌矿CdS的电子结构和光学性质。相比于未掺杂的CdS,IIIA掺杂CdS的电子能带结构的最大特点是费米能级由带隙中移到了导带。通过分析IIIA元素掺杂CdS的态密度,观察到在费米能级附近阳离子的分波态密度对总的态密度的贡献均较大,尤其是这些阳离子的s电子态。这应该是实验上观察到的当B、Al、Ga、In引入到CdS薄膜后,其电阻率明显降低的重要原因。计算IIIA掺杂CdS的价带顶与费米能级的能量差比未掺杂CdS的带隙大,这与IIIA元素掺杂使得CdS薄膜的光学吸收边发生蓝移的实验现象一致。IIIA掺杂CdS吸收谱显示在可见光区的吸收比较弱,尤其是电场方向垂直于c轴的方向。以上计算结果合理解释了IIIA原子的引入使得CdS薄膜的电阻率明显降低和可见光区的透射率保持较高的实验现象。(2)我们也计算了不同Cu掺杂浓度的纤锌矿CdS的电子结构和光学性质。对比未掺杂CdS的情况,Cu掺杂CdS的态密度和能带结构显示费米能级从带隙中下降到了价带,说明掺杂使得CdS价带顶附近出现多余的载流子-空穴,在费米能级附近引入受主能级。对费米能级以上价带顶以下进行积分,得到掺杂体系的态密度较大,而且费米能级附近Cu离子的分波态密度对总的态密度的贡献比较大。这说明Cu的引入使CdS的空穴浓度增加。并且随着Cu掺杂浓度的增加,费米能级到价带顶附近的态密度增加,说明在一定掺杂浓度范围内,Cu含量的增加可使CdS:Cu的p型特性增强,这都与实验结果一致。另外我们发现,Cu掺杂CdS价带顶附近的能带主要来源于S的p电子态和Cu的d电子态,局域性较强,空穴有效质量较大,这不利于p型CdS:Cu的导电性的增强。我们的计算结果表明Cu掺杂有利于CdS的p型实现,但要获得导电性较好的p型CdS尚需更多的工作。