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本文采用第一性原理计算了六角纤维锌矿结构下的ZnO及掺杂ZnO的几何结构,电子结构和光学性质。采用第一性原理计算了六角纤维锌矿结构下的超晶胞ZnO(2×2×2)几何结构,能带结构,电子态密度及其光学性质。ZnO为直接带隙半导体,其带隙宽度为0.72 eV。其能带结构中的价带主要有三部分,是由O原子的电子和Zn原子的电子共同贡献的,而其导带主要是由Zn原子的电子贡献。由于O原子和Zn原子之间存在着光学跃迁,使得介电函数虚部出现三个主要峰,分别在1.59,6.49和10.25 eV处。另外,计算所得的ZnO吸收谱,反射谱,折射系数谱以及能量损失谱与实验值吻合的很好。采用第一性原理计算了掺杂Al,Ni和(Al,Ni)的ZnO的几何结构,电子结构和光学性质。在能带结构中,Al-ZnO的费米能级向上移动并进入导带内,形成n型半导体。Ni-ZnO和(Al,Ni)-ZnO由于Ni的掺入使得费米能级进入含有杂质能级的扩展导带内,形成n型半导体。纯ZnO,与Al-ZnO, Ni-ZnO和(Al,Ni)-ZnO的光学性质在低能处有较大的差异,但在高能处非常相似。At-ZnO在可见光区的吸收系数和反射率都非常低,反映其在可见光区有高透过率。相反,Ni-ZnO和(Al,Ni)-ZnO在可见光区的吸收系数和反射率都相对较高。另外,从光学吸收系数谱中可以清楚地看到,Al-ZnO的吸收边有蓝移的趋势,而Ni-ZnO, (Al,Ni)-ZnO的吸收边却是红移,并且Ni-ZnO和(Al,Ni)-ZnO的吸收跨度明显要比Al-ZnO的大。利用第一性原理研究了V族元素替位ZnO中的O原子以及P在ZnO中五种不同位置的掺杂,对掺杂前后晶体的能带结构、原子间电子重叠布局数,特别是光学性质进行了分析。计算结果表明:N、P、As、Sb替位O掺杂ZnO,其导电性为p型,P-ZnO和As-ZnO的电子结构相似。在五种不同位置的P掺杂ZnO中,只有PⅡ-ZnO为p型半导体,PⅢ-ZnO的系统总能最低,结构最为稳定。其光学性质在低能区也有较大的差异,但是在高能区差别较小。PⅢ-ZnO在低能区有较大的吸收系数和反射率,反映在可见光区有其低的透过率,而PⅠ-ZnO恰与之相反。