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(Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析

刘建军

(Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析

刘建军
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  • 采用第一性原理平面波赝势方法和广义梯度近似计算了ZnO与(Zn,Al)O的电子结构.结合分子轨道理论,从原子布居、键布居、能带结构和态密度角度分析了掺Al前后ZnO的成键情况及对电子间相互作用的影响.利用第一性原理计算结果理论推导计算了(Zn,Al)O的载流子浓度并进一步分析了ZnO电导率的变化情况.与实验结果比较可知,掺Al后ZnO载流子浓度增加,并且ZnO的电导率比未掺杂时有了显著的提高.
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11004071)和淮北师范大学青年科学基金(批准号:700283)资助的课题.
    [1]

    Nomura K, Ohta H, Ueda K, Kamiya T, Hirano M, Hosono H 2003 Science 300 1269

    [2]

    Pearton S J, Norton D P, Ip K, Heoa Y W, Steinerb T 2005 Prog.Mater.Sci. 50 293

    [3]

    Suchea M, Christoulakis S, Moschovis K, Katsarakis N, Kiriakidis G 2006 Thin Solid Films 515 551

    [4]

    Michelotti F, Belardini A, Rousseau A, Ratsimihety A, Schoer G, Mueller J 2006 J.Non-Cryst Solids 352 2339

    [5]

    Jeong W J, Kim S K, Park G C 2006 Thin Solid Films 506 180

    [6]

    Papadopoulou E L, Varda M, Kouroupis A K, Androulidaki M, Chikoidze E, Galtier P, Huyberechts G, Aperathitis E 2008 Thin Solid Films 516 8141

    [7]

    Fournier C, Bamiduro O, Mustafa H, Mundle R, Konda R B, Williams F, Pradhan A K 2008 Semicond. Sci. Technol. 23 085019

    [8]

    Zhong W W, Liu F M, Cai L G, Zhou C C, Ding P, Zhang H 2010 Chin. Phys. B 19 107306

    [9]

    Imai Y J, Watanabe A 2004 Journal of Materials Science: Materials in Electronics 15 743

    [10]

    Zhang F C, Zhang Z Y, Zhang W H, Yan J F, Yun J N 2009 Acta. Optica. Sinica 29 1025 (in Chinese) [张富春、张志勇、张威虎、阎军峰、贠江妮 2009 光学学报 29 1025]

    [11]

    Huang Y X, Cao Q X, Li Z M, Li G F, Wang Y P, Wei Y G 2009 Acta Phys. Sin. 58 8002(in Chinese) [黄云霞、曹全喜、李智敏、李桂芳、王毓鹏、卫云鸽 2009 物理学报 58 8002]

    [12]

    Hou Q Y, Zhao C W, Jin Y J 2009 Acta Phys. Sin. 58 7136(in Chinese) [侯清玉、赵春旺、金永军 2009 物理学报 58 7136]

    [13]

    Pearton S J, Norton D P, Ip K, Heo Y W ,Steiner T 2004 J. Vac. Sci. Technol. B 22 932

    [14]

    Janotti A, Segev D, Van de Walle C G 2006 Phys. Rev. B 74 0452021

    [15]

    Vogel D, Kruger P, Pollmann J 1995 Phys. Rev. B 52 14316

    [16]

    Liu J J 2010 Acta Phys. Sin. 59 6458 (in Chinese) [刘建军 2010 物理学报 59 6458]

    [17]

    Toshiki T, Michitaka O, Koichi E, Hiromichi A 1997 J. Mater. Chem. 7 85

    [18]

    Look D C, Clafin B, Alivov Y I, Park S J 2004 Phys. Stat. Sol. A 201 2203

    [19]

    Agashe C, Kluth O, Hupkes J, Zastrow U, Rech B 2004 J. Appl. Phys. 95 1911

  • [1]

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    [2]

    Pearton S J, Norton D P, Ip K, Heoa Y W, Steinerb T 2005 Prog.Mater.Sci. 50 293

    [3]

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    [10]

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    [12]

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    Toshiki T, Michitaka O, Koichi E, Hiromichi A 1997 J. Mater. Chem. 7 85

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  • [1] 罗华锋, 王藩侯, 袁娣, 黄多辉. Zn,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(7): 077101. doi: 10.7498/aps.60.077101
    [2] 侯清玉, 赵春旺, 李继军, 王钢. Al高掺杂浓度对ZnO导电性能影响的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(4): 047104. doi: 10.7498/aps.60.047104
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    [6] 马振宁, 蒋敏, 王磊. Mg-Y-Zn合金三元金属间化合物的电子结构及其相稳定性的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(18): 187102. doi: 10.7498/aps.64.187102
    [7] 李忠虎, 李林, 朱林. W形六角铁氧体BaFe18O27电子结构与导电性的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(10): 107102. doi: 10.7498/aps.60.107102
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    [9] 李忠虎, 李林, 祁阳. BaCoxZn2-xFe16O27六角铁氧体电子结构与介电特性的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(20): 207102. doi: 10.7498/aps.61.207102
    [10] 管东波, 毛健. Magnli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(1): 017102. doi: 10.7498/aps.61.017102
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-10-12
  • 修回日期:  2010-11-04
  • 刊出日期:  2011-03-15

(Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析

  • 1. 淮北师范大学物理与电子信息学院,淮北 235000
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11004071)和淮北师范大学青年科学基金(批准号:700283)资助的课题.

摘要: 采用第一性原理平面波赝势方法和广义梯度近似计算了ZnO与(Zn,Al)O的电子结构.结合分子轨道理论,从原子布居、键布居、能带结构和态密度角度分析了掺Al前后ZnO的成键情况及对电子间相互作用的影响.利用第一性原理计算结果理论推导计算了(Zn,Al)O的载流子浓度并进一步分析了ZnO电导率的变化情况.与实验结果比较可知,掺Al后ZnO载流子浓度增加,并且ZnO的电导率比未掺杂时有了显著的提高.

English Abstract

参考文献 (19)

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