基于第一性原理的ZnO材料的計算機模擬計算.pdf

1、本文首先闡述了在現(xiàn)有的發(fā)達的網絡及信息資源之下應該如何進行一個完整的材料設計及計算分析的全部過程。設計的目標是圍繞半導體材料ZnO的特性——光學屬性、電子結構及摻雜后的電子結構對比分析。本文中著重分析比較了Materials studio，VASV,Materials Explorer等材料計算軟件的功能原理、應用范圍及優(yōu)缺點分析。選擇出適合目標計算的軟件——Materials studio。 本文接下來對ZnO的特性及其摻雜機

2、理進行研究，為利用軟件進行材料分析模擬打下理論基礎。首先熟悉了ZnO在氣敏特性、光性能、化學性能、半導體性能方面的具體應用，接下來對其制備方法有了一定的了解。最后對ZnO本征缺陷進行了詳細的分析，并對n型摻雜和p型摻雜做了詳細討論。同時介紹了不同類型的摻雜元素在ZnO的n型及p型摻雜中的效果以及實驗室的一般的制備方法和實現(xiàn)的難易程度。在對p型摻雜各種方法熟悉之后，結合實驗制備方法的實現(xiàn)，引入了共摻雜理論，在此理論基礎上預測了幾種N、Ga

3、的共摻雜結構。 本文中的計算利用的是Materials studio軟件中的CASTEP模塊基于密度泛函理論的廣義梯度近似算法(GGA)。采用基于第一性原理的超軟贗勢方法，首先進行了ZnO的光學屬性的計算。利用計算結果和實驗數據進行對比判斷出了利用軟件模擬計算的正確性，并且分析計算產生誤差的原因。用同樣的方法，先對純凈的．ZnO的電子結構進行計算，先判斷軟件計算的準確性，進一步再進行摻雜結構的計算。在軟件中建立通過理論預測得到的