Mn高掺杂浓度对ZnO禁带宽度和吸收光谱影响的第一性原理研究

侯清玉; 董红英; 迎春; 马文

doi:10.7498/aps.62.037101

摘要

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 建立了未掺杂与不同浓度的Mn原子取代Zn原子的三种Zn1-xMnxO超胞模型, 分别对模型进行了几何结构优化、态密度分布、能带分布和吸收光谱的计算. 结果表明: 电子非自旋极化处理的条件下, Mn掺杂浓度越小, ZnO形成能越小, 掺杂越容易, 晶体结构越稳定; Mn的掺入使得ZnO体系的杂质能带和导带发生简并化, 并且导带底和价带底同时向低能方向移动, 掺杂后的导带比价带下降得少导致禁带宽度变宽, ZnO吸收光谱明显出现蓝移现象, 计算结果和实验结果相一致. 同时, 电子自旋极化处理的条件下, 体系有磁性, 吸收光谱发生红移现象. 计算结果与相关实验结果相符合.

关键词:

作者及机构信息

1.
内蒙古工业大学理学院物理系, 呼和浩特 010051;

2.
内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特 010051;

3.
内蒙古工业大学材料学院, 呼和浩特 010051

基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 51062012)、教育部春晖计划和内蒙古自治区自然科学基金 (批准号: 2010MS0801, 2010BS0604) 资助的课题.

参考文献

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施引文献

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Mn高掺杂浓度对ZnO禁带宽度和吸收光谱影响的第一性原理研究

摘要

作者及机构信息

1.
内蒙古工业大学理学院物理系, 呼和浩特 010051;

2.
内蒙古工业大学化工学院, 呼和浩特 010051;

3.
内蒙古工业大学材料学院, 呼和浩特 010051

参考文献

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Mn高掺杂浓度对ZnO禁带宽度和吸收光谱影响的第一性原理研究

English Abstract

First-principles study on the effect of high Mn doped on the band gap and absorption spectrum of ZnO

1.
College of Sciences, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;

2.
Schooe of Chemistry Engineering, Hohhot 010051, China;

3.
Material Science, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China

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Mn高掺杂浓度对ZnO禁带宽度和吸收光谱影响的第一性原理研究

English Abstract

First-principles study on the effect of high Mn doped on the band gap and absorption spectrum of ZnO

1. College of Sciences, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China; 2. Schooe of Chemistry Engineering, Hohhot 010051, China; 3. Material Science, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China

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内蒙古工业大学理学院物理系, 呼和浩特 010051;

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内蒙古工业大学材料学院, 呼和浩特 010051

1.
College of Sciences, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China;

2.
Schooe of Chemistry Engineering, Hohhot 010051, China;

3.
Material Science, Inner Mongolia University of Technology, Hohhot 010051, China