Ag-S共摻雜p型ZnO的第一性原理研究.pdf

1、ZnO的熱穩(wěn)定相為纖鋅礦結(jié)構(gòu)，它是一種寬禁帶的Ⅱ-Ⅵ族氧化物直接帯隙半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度為3.37eV。具有低介電常數(shù)、大光電耦合系數(shù)、激子束縛能高達(dá)60meV、化學(xué)穩(wěn)定性高及較好的光學(xué)、電學(xué)及壓電特性等，所以ZnO在諸多方面都有潛在的應(yīng)用價(jià)值。它在能帶結(jié)構(gòu)方面和GaN有許多相似之處，而且具有較低的生長(zhǎng)溫度，被認(rèn)為是極有可能取代GaN的新一代短波長(zhǎng)光電子材料。本文采用第一性原理的計(jì)算方法，分析研究了不同雜質(zhì)對(duì)ZnO摻雜后的電子結(jié)構(gòu)

2、和光學(xué)性質(zhì)，主要內(nèi)容如下：
　　1. Ag摻雜ZnO體系的光電特性。采用第一性原理的計(jì)算方法，研究了Ag摻雜ZnO體系的電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)的前后變化，結(jié)果表明：隨著Ag原子的摻入，體系的晶格常數(shù)變大，體積變大，形成能降低，體系穩(wěn)定性增強(qiáng)，費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入價(jià)帶，使得體系表現(xiàn)出一定的P型導(dǎo)電性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)摻雜體系的禁帶寬度變小。另一方面，Ag替位Zn后，光學(xué)性質(zhì)發(fā)生一定的變化，吸收邊發(fā)生了紅移，介電函數(shù)虛部在0.199eV處出現(xiàn)了強(qiáng)峰。

3、r>　　2. S摻雜ZnO體系的光電特性。采用第一性原理的計(jì)算方法，研究了S摻雜ZnO體系的電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)的前后變化，結(jié)果表明：隨著S原子的摻入，摻雜體系的晶格常數(shù)變大，體積變大，形成能降低，穩(wěn)定性增強(qiáng)，禁帶寬度變小。此外，光學(xué)性質(zhì)發(fā)生一定的變化，吸收邊發(fā)生了紅移，吸收邊變小，介電函數(shù)虛部在2.66eV處出現(xiàn)了一個(gè)新的波峰，介電函數(shù)曲線峰值都變大，同時(shí)向低能方向有所移動(dòng)。
　　3.不同比例Ag、S共摻雜ZnO光電特性的研究。研

4、究結(jié)果顯示：與本征ZnO結(jié)構(gòu)相比，各個(gè)不同比例的Ag、S共摻雜ZnO體系的能帶圖都整體向低能方向移動(dòng)，并且能帶寬度都變寬，經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)Ag-2S共摻雜ZnO體系的形成能最低，此摻雜最易形成；另外通過(guò)比較分析不同比例的Ag、S共摻雜ZnO，發(fā)現(xiàn)Ag-2S共摻雜ZnO后禁帶寬度變小，在費(fèi)米能級(jí)附近引入了較淺的受主能級(jí)，使得摻雜體系呈現(xiàn)出了一定的P型特性，但是還不夠明顯，通過(guò)研究2Ag-S共摻雜ZnO體系后，發(fā)現(xiàn)禁帶寬度變得更小，此體系在費(fèi)米