掺杂ZnO电子结构及光学性质的第一性原理研究

来源 :河北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:winnerdj
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
针对工程地质勘察中的主要工作——水文地质,在简述其意义、主要对象及其特点的基础上,对水文地质的重要性、可能对工程建设造成的影响进行深入分析,并提出能减小这些不利影响,保证工程建设顺利完成的措施方法,进而为实际的工程地质勘察工作提供参考借鉴,保证勘察结果的真实准确性,真正起到保证工程建设质量与安全的作用。
1 资料与方法 1.1 一般资料:1997年6月至1998年12月我院产科住院分娩的妊高征患者180例,采用自愿原则,其中对中度妊高征6例,重度妊高征24例患者进行常规心电图监测(每天床边监
民办高等职业教育是非政府财政出资,自筹资金的一种办学形式。经过多年的成长与发展,民办高职教育已慢慢进入大众的视野,受到社会各界的关注,其管理上存在的问题也引起了学者
由于年龄因素,孩子在小学阶段往往对游戏充满着喜爱。因此,将游戏引入小学数学教学具有十分重要的意义。一般而言,小学生对游戏化教学方式的喜爱高于传统教学方式。小学数学
党的十九大报告中指出:“牢牢掌握意识形态工作领导权。意识形态决定文化前进方向和发展道路。必须推进马克思主义中国化、时代化、大众化,建设具有强大凝聚力和引领力的社会主
报纸
<正>[本刊讯]9月4—5日,以"精准饲喂、高效养殖、饲料制造4.0"为主题的第四届饲料新技术国际论坛在北京举行。论坛由中国饲料工业协会特别支持,《中国饲料》杂志社和《饲料研
期刊
近年来,公路工程项目“三超”现象较为严重,即概算超估算、预算超概算、决算超预算.鉴于此,分别从项目决策、设计、工程实施及交(竣)工验收等阶段探讨了工程造价控制的任务、存
根据12月15日国务院关税税则委员会公布的我国2009年关税实施方案,对原产于文莱、印度尼西亚、马来西亚、新加坡、泰国、菲律宾、越南、缅甸、老挝和柬埔寨的部分税目商品继续