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Be和Ca掺杂纤锌矿ZnO的晶格常数与能带特性研究

郑树文 范广涵 章勇 何苗 李述体 张涛

Be和Ca掺杂纤锌矿ZnO的晶格常数与能带特性研究

郑树文, 范广涵, 章勇, 何苗, 李述体, 张涛
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  • 利用密度泛函理论平面波的赝势方法, 对Be、Ca掺杂纤锌矿ZnO的BexZn1-xO, CayZn1-yO三元合金和BexCayZn1-x-yO四元合金的晶格常数、能带特性和形成能进行计算, 结果表明:BexZn1-xO晶格常数随Be掺杂量的增大线性减小, 但CayZn1-yO晶格常数随Ca掺杂量的增大而增大. BexZn1-xO和CayZn1-yO能带的价带顶都由O 2p态电子占据, 导带底由Zn 4s态电子占据, 其能隙随Be或Ca掺杂量的增大而变宽. 由Be和Ca共掺ZnO得到的Be0.125Ca0.125Zn0.75O四元合金, 其晶格常数与ZnO相匹配, 能隙比ZnO大, 稳定性优于Be0.25Ca0.125Zn0.625O和Be0.5Zn0.5O合金, Be0.125Ca0.125Zn0.75O/ZnO异质结构适合制作高质量ZnO基器件.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61176043)和广东省战略性新兴产业专项资金(批准号: 2010A081002005, 2011A081301003)资助的课题.
    [1]

    Service R F 1997 Science 276 5314

    [2]

    Özgür Ü, Alivov Ya I, Liu C, Teke A, Reshchikov M A, Dogan S, Avrutin V, Cho S J, Morkoc H 2005 J. Appl. Phys. 98 041301

    [3]

    Aoki T, Hat anaka Y, Look D C 2000 Appl. Phys. Lett. 76 3257

    [4]

    Decremps F, Datchi F, Saitta A M, Polian A 2003 Phys. Rev. B 68 104101

    [5]

    Jin X L, Lou S Y, Kong D G, Li Y C, Du Z L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4809 (in Chinese) [靳锡联, 娄世云, 孔德国, 李蕴才, 杜祖亮 2006 物理学报 55 4809]

    [6]

    Nazir S, Ikram N, Amin B, Tanveer M, Shaukat A, Saeed A 2009 J. Phys. and Chem. of Solids 70 874

    [7]

    Ghosh R, Basak D 2007 J. Appl. Phys. 101 113111

    [8]

    Kong J F, Shen W Z, Zhang Y W, Yang C, Li X M 2008 Appl. Phys. Lett. 92 191910

    [9]

    Tang C, Li X M, Gu Y F, Yu W D, Gao X D, Zhang Y W 2008 Appl. Phys. Lett. 93 112114

    [10]

    Ohtomo A, Kawasaki M, Koida T, Masubuchi K, Koinuma H 1998 Appl. Phys. Lett. 72 2466

    [11]

    Miloua R, Miloua F, Arbaoui A, Kebbab Z, Benramdane N 2007 Solid State Communications 144 5

    [12]

    Ryu Y R, Lee T S, Lubguban J A, Corman A B, White H W, Leem J H, Han M S, Park Y S, Youn C J, Kim J W 2006 Appl. Phys. Lett. 88 052103

    [13]

    Kim W J, Leem T H, Han M S, Park I M, Ryu Y R, Lee T S 2006 J. Appl. Phys. 99 096104

    [14]

    Shi L B, Li R B, Cheng S, Li M B 2009 Acta Phys. Sin. 58 6446 (in Chinese) [史力斌, 李容兵, 成爽, 李明标2009 物理学报 58 6446]

    [15]

    Ding S F, Fan G H, Li S T, Chen K, Xiao B 2007 Physica B 394 127

    [16]

    Su X, Si P, Hou Q Y, Kong X L, Cheng W 2009 Physica B 404 1794

    [17]

    Fan X F, Sun H D, Shen Z X, Kuo J L, Lu Y M 2008 J. Phys: Condens. Matter 20 235221

    [18]

    Xiong Z H, Shun Z H, Wan Q X, Li D M, Liu G D 2008 Acta Photonica Sinica 37 19

    [19]

    Huang H C, Gilmer G H, Tomas D 1998 J. Appl. Phys. 84 3636

    [20]

    Keiji W, Masatoshi S, Hideaki T 2001 Electrochemistry 69 407

    [21]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [22]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [23]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [24]

    Fischer T H, Almlof J 1992 J. Phys. Chem. 96 9768

    [25]

    Tang X, Lü H F, Ma C Y, Zhao J J, Zhang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1066 (in Chinese) [唐 鑫, 吕海峰, 马春雨, 赵纪军, 张庆瑜2008 物理学报 57 1066]

    [26]

    Schleife A, Fuchs F, Furthmuller J, Bechstedt F 2006 Phys. Rev. B 73 245212

    [27]

    Wang Z J, Li S C, Wang L Y, Liu Z 2009 Chin. Phys. B 18 2992

    [28]

    Han M S, Kim J H., Jeonga T S, Parka J M, Youna C J, Leemb J H, Ryu Y R 2007 Journal of Crystal Growth 303 506

    [29]

    Tang X, Lü H F, Ma C Y, Zhao J J, Zhang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 7806 (in Chinese) [唐鑫, 吕海峰, 马春雨, 赵纪军, 张庆瑜 2008 物理学报 57 7806]

    [30]

    Wei S H, Zunger A 1988 Phys. Rev.B 37 8958

    [31]

    Xia J B, Zhu B F, Huang K 1995 Semiconductor Superlattice Physics (Shanghai: Shanghai Science and Technology Press) p19 (in Chinese) [夏建白, 朱邦芬, 黄昆 1995 半导体超晶格物理 (上海: 上海科学技术出版社) 第19页]

    [32]

    Xu X F, Shao X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1908 (in Chinese) [徐新发, 邵晓红 2009 物理学报 58 1908]

    [33]

    Paiva R de, Alves J L A, Nogueira R A, Oliveira C de, Alves H W L, Scolfaro L M R, Leite J R 2002 Mater. Sci. Eng. B 93 2

  • [1]

    Service R F 1997 Science 276 5314

    [2]

    Özgür Ü, Alivov Ya I, Liu C, Teke A, Reshchikov M A, Dogan S, Avrutin V, Cho S J, Morkoc H 2005 J. Appl. Phys. 98 041301

    [3]

    Aoki T, Hat anaka Y, Look D C 2000 Appl. Phys. Lett. 76 3257

    [4]

    Decremps F, Datchi F, Saitta A M, Polian A 2003 Phys. Rev. B 68 104101

    [5]

    Jin X L, Lou S Y, Kong D G, Li Y C, Du Z L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4809 (in Chinese) [靳锡联, 娄世云, 孔德国, 李蕴才, 杜祖亮 2006 物理学报 55 4809]

    [6]

    Nazir S, Ikram N, Amin B, Tanveer M, Shaukat A, Saeed A 2009 J. Phys. and Chem. of Solids 70 874

    [7]

    Ghosh R, Basak D 2007 J. Appl. Phys. 101 113111

    [8]

    Kong J F, Shen W Z, Zhang Y W, Yang C, Li X M 2008 Appl. Phys. Lett. 92 191910

    [9]

    Tang C, Li X M, Gu Y F, Yu W D, Gao X D, Zhang Y W 2008 Appl. Phys. Lett. 93 112114

    [10]

    Ohtomo A, Kawasaki M, Koida T, Masubuchi K, Koinuma H 1998 Appl. Phys. Lett. 72 2466

    [11]

    Miloua R, Miloua F, Arbaoui A, Kebbab Z, Benramdane N 2007 Solid State Communications 144 5

    [12]

    Ryu Y R, Lee T S, Lubguban J A, Corman A B, White H W, Leem J H, Han M S, Park Y S, Youn C J, Kim J W 2006 Appl. Phys. Lett. 88 052103

    [13]

    Kim W J, Leem T H, Han M S, Park I M, Ryu Y R, Lee T S 2006 J. Appl. Phys. 99 096104

    [14]

    Shi L B, Li R B, Cheng S, Li M B 2009 Acta Phys. Sin. 58 6446 (in Chinese) [史力斌, 李容兵, 成爽, 李明标2009 物理学报 58 6446]

    [15]

    Ding S F, Fan G H, Li S T, Chen K, Xiao B 2007 Physica B 394 127

    [16]

    Su X, Si P, Hou Q Y, Kong X L, Cheng W 2009 Physica B 404 1794

    [17]

    Fan X F, Sun H D, Shen Z X, Kuo J L, Lu Y M 2008 J. Phys: Condens. Matter 20 235221

    [18]

    Xiong Z H, Shun Z H, Wan Q X, Li D M, Liu G D 2008 Acta Photonica Sinica 37 19

    [19]

    Huang H C, Gilmer G H, Tomas D 1998 J. Appl. Phys. 84 3636

    [20]

    Keiji W, Masatoshi S, Hideaki T 2001 Electrochemistry 69 407

    [21]

    Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H 1992 Phys. Rev. B 46 6671

    [22]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [23]

    Monkhorst H J, Pack J D 1976 Phys. Rev. B 13 5188

    [24]

    Fischer T H, Almlof J 1992 J. Phys. Chem. 96 9768

    [25]

    Tang X, Lü H F, Ma C Y, Zhao J J, Zhang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 1066 (in Chinese) [唐 鑫, 吕海峰, 马春雨, 赵纪军, 张庆瑜2008 物理学报 57 1066]

    [26]

    Schleife A, Fuchs F, Furthmuller J, Bechstedt F 2006 Phys. Rev. B 73 245212

    [27]

    Wang Z J, Li S C, Wang L Y, Liu Z 2009 Chin. Phys. B 18 2992

    [28]

    Han M S, Kim J H., Jeonga T S, Parka J M, Youna C J, Leemb J H, Ryu Y R 2007 Journal of Crystal Growth 303 506

    [29]

    Tang X, Lü H F, Ma C Y, Zhao J J, Zhang Q Y 2008 Acta Phys. Sin. 57 7806 (in Chinese) [唐鑫, 吕海峰, 马春雨, 赵纪军, 张庆瑜 2008 物理学报 57 7806]

    [30]

    Wei S H, Zunger A 1988 Phys. Rev.B 37 8958

    [31]

    Xia J B, Zhu B F, Huang K 1995 Semiconductor Superlattice Physics (Shanghai: Shanghai Science and Technology Press) p19 (in Chinese) [夏建白, 朱邦芬, 黄昆 1995 半导体超晶格物理 (上海: 上海科学技术出版社) 第19页]

    [32]

    Xu X F, Shao X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1908 (in Chinese) [徐新发, 邵晓红 2009 物理学报 58 1908]

    [33]

    Paiva R de, Alves J L A, Nogueira R A, Oliveira C de, Alves H W L, Scolfaro L M R, Leite J R 2002 Mater. Sci. Eng. B 93 2

  • [1] 郑树文, 范广涵, 李述体, 张涛, 苏晨. Be1-xMgxO合金的能带特性与相结构稳定性研究. 物理学报, 2012, 61(23): 237101. doi: 10.7498/aps.61.237101
    [2] 郑树文, 范广涵, 何苗, 姚光锐, 陈峻, 贺龙飞. 纤锌矿BeO掺Cd的电子结构与能带特性研究. 物理学报, 2012, 61(17): 177102. doi: 10.7498/aps.61.177102
    [3] 代广珍, 蒋先伟, 徐太龙, 刘琦, 陈军宁, 代月花. 密度泛函理论研究氧空位对HfO2晶格结构和电学特性影响. 物理学报, 2015, 64(3): 033101. doi: 10.7498/aps.64.033101
    [4] 马 军, 陈玉红, 张材荣. MgmBn(m=1,2;n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究. 物理学报, 2006, 55(1): 171-178. doi: 10.7498/aps.55.171
    [5] 康 龙, 罗永春, 张材荣, 马 军, 陈玉红. [Mg(NH2)2]n(n=1—5)团簇的密度泛函理论研究. 物理学报, 2008, 57(8): 4866-4874. doi: 10.7498/aps.57.4866
    [6] 王红艳, 李喜波, 罗江山, 吴卫东, 唐永建. 密度泛函理论研究ScnO(n=1—9)团簇的结构、稳定性与电子性质. 物理学报, 2009, 58(9): 6134-6140. doi: 10.7498/aps.58.6134
    [7] 张蓓, 保安, 陈楚, 张军. ConCm(n=15; m=1,2)团簇的密度泛函理论研究. 物理学报, 2012, 61(15): 153601. doi: 10.7498/aps.61.153601
    [8] 郭培红, 刘志超, 孙路石, 向军, 苏胜, 张安超. 密度泛函理论研究Hg与Auqn(n=1—6, q=0,+1,-1) 团簇的相互作用. 物理学报, 2011, 60(7): 073103. doi: 10.7498/aps.60.073103
    [9] 周晶晶, 陈云贵, 吴朝玲, 肖艳, 高涛. NaAlH4 表面Ti催化空间构型和X射线吸收光谱: Car-Parrinello分子动力学和密度泛函理论研究. 物理学报, 2010, 59(10): 7452-7457. doi: 10.7498/aps.59.7452
    [10] 康 龙, 罗永春, 张材荣, 元丽华, 李延龙, 陈玉红. (Ca3N2)n(n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6265-6270. doi: 10.7498/aps.57.6265
    [11] 苏少坚, 成步文, 薛春来, 张东亮, 张广泽, 王启明. GeSn合金的晶格常数对Vegard定律的偏离. 物理学报, 2012, 61(17): 176104. doi: 10.7498/aps.61.176104
    [12] 康 龙, 罗永春, 陈玉红, 张材荣, 蒲忠胜. (Li3N)n(n=1—5)团簇结构与性质的密度泛函研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4174-4181. doi: 10.7498/aps.57.4174
    [13] 尚杰, 张辉, 曹明刚, 张鹏翔. 氧压对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜晶格常数的影响及BaTiO3/Ba0.6Sr0.4TiO3超晶格的制备. 物理学报, 2011, 60(1): 016802. doi: 10.7498/aps.60.016802
    [14] 陈宣, 袁勇波, 邓开明, 肖传云, 陆瑞锋, 阚二军. MnxSny(x=2,3,4; y=18,24,30)团簇几何结构的密度泛函研究. 物理学报, 2012, 61(8): 083601. doi: 10.7498/aps.61.083601
    [15] 孙建敏, 赵高峰, 王献伟, 杨雯, 刘岩, 王渊旭. Cu吸附(SiO3)n(n=1—8)团簇几何结构和电子性质的密度泛函研究. 物理学报, 2010, 59(11): 7830-7837. doi: 10.7498/aps.59.7830
    [16] 王 君, 吴志国, 闫鹏勋, 夏天东, 魏智强. 纳米镍粉体的晶格膨胀. 物理学报, 2007, 56(2): 1004-1008. doi: 10.7498/aps.56.1004
    [17] 魏洪源, 熊晓玲, 刘国平, 罗顺忠. TiO基态 (X 3 Δr) 的势能函数与光谱常数. 物理学报, 2011, 60(6): 063401. doi: 10.7498/aps.60.063401
    [18] 高 涛, 王 玲, 杜 泉, 谌晓洪. VOn±(n=0,1,2)的势能函数与光谱常数研究. 物理学报, 2006, 55(12): 6308-6314. doi: 10.7498/aps.55.6308
    [19] 杨雪, 闫冰, 连科研, 丁大军. 1,2-环己二酮基态光解离反应的理论研究. 物理学报, 2015, 64(21): 213101. doi: 10.7498/aps.64.213101
    [20] 曹青松, 邓开明. X@C20F20(X=He,Ne,Ar,Kr)几何结构和 电子结构的理论研究. 物理学报, 2016, 65(5): 056102. doi: 10.7498/aps.65.056102
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-02-05
  • 修回日期:  2012-06-07
  • 刊出日期:  2012-11-20

Be和Ca掺杂纤锌矿ZnO的晶格常数与能带特性研究

  • 1. 华南师范大学光电子材料与技术研究所, 广州 510631
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 61176043)和广东省战略性新兴产业专项资金(批准号: 2010A081002005, 2011A081301003)资助的课题.

摘要: 利用密度泛函理论平面波的赝势方法, 对Be、Ca掺杂纤锌矿ZnO的BexZn1-xO, CayZn1-yO三元合金和BexCayZn1-x-yO四元合金的晶格常数、能带特性和形成能进行计算, 结果表明:BexZn1-xO晶格常数随Be掺杂量的增大线性减小, 但CayZn1-yO晶格常数随Ca掺杂量的增大而增大. BexZn1-xO和CayZn1-yO能带的价带顶都由O 2p态电子占据, 导带底由Zn 4s态电子占据, 其能隙随Be或Ca掺杂量的增大而变宽. 由Be和Ca共掺ZnO得到的Be0.125Ca0.125Zn0.75O四元合金, 其晶格常数与ZnO相匹配, 能隙比ZnO大, 稳定性优于Be0.25Ca0.125Zn0.625O和Be0.5Zn0.5O合金, Be0.125Ca0.125Zn0.75O/ZnO异质结构适合制作高质量ZnO基器件.

English Abstract

参考文献 (33)

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