ZnO摻效應(yīng)的第一性原理研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì),由于其廣闊的應(yīng)用前景,引起了人們極大的關(guān)注。摻雜元素是改變其固有性質(zhì)、提高應(yīng)用性能的有效途徑。我們利用密度泛函理論(DFT)研究過渡元素?fù)诫s氧化鋅的摻雜效應(yīng),計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著過渡元素?fù)诫s,氧化鋅B4結(jié)構(gòu)向B1結(jié)構(gòu)的相轉(zhuǎn)變壓力降低,這個(gè)結(jié)果與同步輻射得到的原位高壓X射線粉末衍射結(jié)果一致。主要研究內(nèi)容如下：
　　 ⑴采用廣義梯度近似(GGA)泛函計(jì)算ZnO的纖鋅礦結(jié)構(gòu)(B4)、閃鋅礦結(jié)構(gòu)(B

2、3)、巖鹽礦結(jié)構(gòu)(B1)的幾何結(jié)構(gòu)、晶格參數(shù)、能帶結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)、不同壓力對電子結(jié)構(gòu)的影響,特別是系統(tǒng)研究了ZnO的相變,利用壓力.焓曲線得出B4結(jié)構(gòu)與B1結(jié)構(gòu)、B4結(jié)構(gòu)和B3結(jié)構(gòu)、B1和B3結(jié)構(gòu)之間的相轉(zhuǎn)變壓力。
　　 ⑵利用密度泛函理論(DFT),我們系統(tǒng)的研究了ZnO相轉(zhuǎn)變過程中可能存在的過渡態(tài)中間相,從壓力-焓曲線方面進(jìn)行研究,對于過渡元素Mn摻雜ZnO體系,我們以過渡態(tài)中間相為依據(jù),系統(tǒng)研究Mn摻雜對ZnO相轉(zhuǎn)變的影響

3、,并結(jié)合過渡態(tài)中間結(jié)構(gòu)對于Mn的摻雜效應(yīng)作了詳細(xì)闡述,ZnO材料和Mn摻雜ZnO體系的這些計(jì)算模擬結(jié)果可以為實(shí)驗(yàn)及材料的生長合成提供合理的理論依據(jù)。
　　 ⑶通過第一性原理計(jì)算了Co摻雜對ZnO相轉(zhuǎn)變的影響,從摻雜對相轉(zhuǎn)變.壓力、過渡態(tài)勢壘、態(tài)密度、體積膨脹率等方面進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)摻雜效應(yīng)對ZnO的影響順序:B1　　 ⑷對