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F, Na共掺杂p型ZnO的第一性原理研究

邓胜华 姜志林

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F, Na共掺杂p型ZnO的第一性原理研究

邓胜华, 姜志林

First-principles study on p-type ZnO codoped with F and Na

Deng Sheng-Hua, Jiang Zhi-Lin
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  • 本文基于密度泛函理论(DFT),用第一性原理的方法,计算了ZnO在掺杂F和Na情况下的电子态密度、有效质量和形成能,研究分析了掺杂对ZnO的影响,结果表明:单掺F或Na并不能得到p型ZnO;而将F和Na共掺,能够使ZnO表现出p型导电的倾向. 尤其当F和Na按1:2的原子比例共掺时,能够获得p型ZnO,这可以为实验上制备p型ZnO提供参考依据.
    The first-principles calculations based on the density functional theory have been performed to investigate the doping behaviors of Na and F dopants in ZnO. It turns out from the calculated results of the band structure, density of states, and effective masses that in the F mono-doping case, the impurity states are localized and the formation energy is up as high as 4.59 eV. In the Na mono-doping case, the impurity states are delocalized and the formation energy decreases as low as -3.01 eV. One cannot obtain p-type ZnO in both instances On the contrary, in the Na-F codoping case, especially when the ratio of F and Na is 1:2, the Fermi-level shifts to the valence bands, the corresponding effective masses are small (0.7m0) and the formation energy is the lowest (-3.55 eV). These may indicate the formation of p-type ZnO having a good conductivity.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-01
  • 修回日期:  2013-12-18
  • 刊出日期:  2014-04-05

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