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Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算

何静芳 郑树凯 周鹏力 史茹倩 闫小兵

Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算

何静芳, 郑树凯, 周鹏力, 史茹倩, 闫小兵
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  • 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,计算了本征ZnO,Cu 1021 cm-3单掺杂ZnO,Co单掺杂ZnO,Cu-Co共掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 结果表明,在本文掺杂浓度数量级下,Cu,Co单掺杂可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性,Cu-Co共掺杂时ZnO半导体进入简并状态,呈现金属性. 这三种掺杂ZnO均会在可见光和近紫外区域出现光吸收增强现象,其中由于Cu离子与Co离子之间的协同效应,Cu-Co共掺杂ZnO对太阳光的吸收大幅增加,因此Cu-Co共掺杂ZnO可以用于制备高效率的太阳电池.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61306098)资助的课题.
    [1]

    Yu P Q 2010 M. S. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [于培清 2010 硕士学位论文 (天津: 天津大学)]

    [2]

    Li T J, Li G P, Gao X X, Chen J S 2010 Chin. Phys. Lett. 27 087501

    [3]

    Ran C J, Yang H L, Wang Y K, Hassan F M, Zhou L G, Xu X G, Jiang Y 2013 Chin. Phys. B 22 067503

    [4]

    Li Z W, Qi Y K, Gu J J, Sun H Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 137501 (in Chinese) [李志文, 岂云开, 顾建军, 孙会元 2012 物理学报 61 137501]

    [5]

    Yu Y M, Li Q S, Li X K, Xu Y D, Meng Y F 2010 Laser Techn. 34 456 (in Chinese) [于业梅, 李清山, 李新坤, 徐言东, 蒙岩峰 2010 激光技术 34 456]

    [6]

    Xing B Y, Niu S F 2012 J. Mater. Sci. Eng. 30 333 (in Chinese) [邢伯阳, 牛世峰 2012 材料科学与工程学报 30 333]

    [7]

    Wu Y N, Wu D C, Deng S H, Dong C J, Ji H X, Xu M 2012 J. Sichuan Normal Univ. 35 95 (in Chinese) [吴艳南, 吴定才, 邓思浩, 董成军, 纪红萱, 徐明 2012 四川师范大学学报 35 95]

    [8]

    Li A X, Bi H, Liu Y M, Wu M Z 2008 Chin. J. Lumin. 29 289 (in Chinese) [李爱侠, 毕红, 刘艳美, 吴明在 2008 发光学报 29 289]

    [9]

    Wu D C, Hu Z G, Duan M Y, Xu L X, Liu F S, Dong C J, Wu Y N, Ji H X, Xu M 2009 Acta Phys. Sin. 58 7261 (in Chinese) [吴定才, 胡志刚, 段满益, 徐禄祥, 刘方舒, 董成军, 吴艳南, 纪红萱, 徐明 2009 物理学报 58 7261]

    [10]

    Li H L, Zhang Z, L Y B, Huang J Z, Zhang Y, Liu R X 2013 Acta Phys. Sin. 62 047010 (in Chinese) [李泓霖, 张仲, 吕英波, 黄金昭, 张英, 刘如喜 2013 物理学报 62 047010]

    [11]

    Yuan D, Huang D H, Luo H F, Wang F H 2010 Acta Phys. Sin. 59 6457 (in Chinese) [袁娣, 黄多辉, 罗华锋, 王藩侯 2010 物理学报 59 6457]

    [12]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2011 The Physics of Semiconductors (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p86 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2011 半导体物理学 (北京: 电子工业出版社) 第86页]

    [13]

    Duan Z F, Wang X Q, He A L, Cheng Z M 2011 J. Atom. Mol. Phys. 28 343 (in Chinese) [段壮芬, 王新强, 何阿玲, 程志梅 2011 原子与分子物理学报 28 343]

    [14]

    Shen X C 1992 The Optical Properties of Semiconductors (Beijing: Science Press) p24 (in Chinese) [沈学础 1992 半导体光学性质 (北京: 科学出版社) 第24页]

    [15]

    Gui Q F, Cui L, Pan J, Hu J G 2013 Acta Phys. Sin. 62 087103 (in Chinese) [桂青凤, 崔磊, 潘靖, 胡经国 2013 物理学报 62 087103]

    [16]

    Ma S Y, Mao L M, Ma H, Shi X F, Zhou T T, Ding J J 2010 J. Northwest Normal Univ. 46 37 (in Chinese) [马书懿, 毛雷鸣, 马慧, 史新福, 周婷婷, 丁继军 2010 西北师范大学学报 46 37]

  • [1]

    Yu P Q 2010 M. S. Dissertation (Tianjin: Tianjin University) (in Chinese) [于培清 2010 硕士学位论文 (天津: 天津大学)]

    [2]

    Li T J, Li G P, Gao X X, Chen J S 2010 Chin. Phys. Lett. 27 087501

    [3]

    Ran C J, Yang H L, Wang Y K, Hassan F M, Zhou L G, Xu X G, Jiang Y 2013 Chin. Phys. B 22 067503

    [4]

    Li Z W, Qi Y K, Gu J J, Sun H Y 2012 Acta Phys. Sin. 61 137501 (in Chinese) [李志文, 岂云开, 顾建军, 孙会元 2012 物理学报 61 137501]

    [5]

    Yu Y M, Li Q S, Li X K, Xu Y D, Meng Y F 2010 Laser Techn. 34 456 (in Chinese) [于业梅, 李清山, 李新坤, 徐言东, 蒙岩峰 2010 激光技术 34 456]

    [6]

    Xing B Y, Niu S F 2012 J. Mater. Sci. Eng. 30 333 (in Chinese) [邢伯阳, 牛世峰 2012 材料科学与工程学报 30 333]

    [7]

    Wu Y N, Wu D C, Deng S H, Dong C J, Ji H X, Xu M 2012 J. Sichuan Normal Univ. 35 95 (in Chinese) [吴艳南, 吴定才, 邓思浩, 董成军, 纪红萱, 徐明 2012 四川师范大学学报 35 95]

    [8]

    Li A X, Bi H, Liu Y M, Wu M Z 2008 Chin. J. Lumin. 29 289 (in Chinese) [李爱侠, 毕红, 刘艳美, 吴明在 2008 发光学报 29 289]

    [9]

    Wu D C, Hu Z G, Duan M Y, Xu L X, Liu F S, Dong C J, Wu Y N, Ji H X, Xu M 2009 Acta Phys. Sin. 58 7261 (in Chinese) [吴定才, 胡志刚, 段满益, 徐禄祥, 刘方舒, 董成军, 吴艳南, 纪红萱, 徐明 2009 物理学报 58 7261]

    [10]

    Li H L, Zhang Z, L Y B, Huang J Z, Zhang Y, Liu R X 2013 Acta Phys. Sin. 62 047010 (in Chinese) [李泓霖, 张仲, 吕英波, 黄金昭, 张英, 刘如喜 2013 物理学报 62 047010]

    [11]

    Yuan D, Huang D H, Luo H F, Wang F H 2010 Acta Phys. Sin. 59 6457 (in Chinese) [袁娣, 黄多辉, 罗华锋, 王藩侯 2010 物理学报 59 6457]

    [12]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2011 The Physics of Semiconductors (Beijing: Publishing House of Electronics Industry) p86 (in Chinese) [刘恩科, 朱秉升, 罗晋生 2011 半导体物理学 (北京: 电子工业出版社) 第86页]

    [13]

    Duan Z F, Wang X Q, He A L, Cheng Z M 2011 J. Atom. Mol. Phys. 28 343 (in Chinese) [段壮芬, 王新强, 何阿玲, 程志梅 2011 原子与分子物理学报 28 343]

    [14]

    Shen X C 1992 The Optical Properties of Semiconductors (Beijing: Science Press) p24 (in Chinese) [沈学础 1992 半导体光学性质 (北京: 科学出版社) 第24页]

    [15]

    Gui Q F, Cui L, Pan J, Hu J G 2013 Acta Phys. Sin. 62 087103 (in Chinese) [桂青凤, 崔磊, 潘靖, 胡经国 2013 物理学报 62 087103]

    [16]

    Ma S Y, Mao L M, Ma H, Shi X F, Zhou T T, Ding J J 2010 J. Northwest Normal Univ. 46 37 (in Chinese) [马书懿, 毛雷鸣, 马慧, 史新福, 周婷婷, 丁继军 2010 西北师范大学学报 46 37]

  • [1] 毕艳军, 郭志友, 孙慧卿, 林 竹, 董玉成. Co和Mn共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7800-7805. doi: 10.7498/aps.57.7800
    [2] 段满益, 周海平, 沈益斌, 陈青云, 丁迎春, 祝文军, 徐 明. 过渡金属与氮共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5359-5365. doi: 10.7498/aps.56.5359
    [3] 赵佰强, 张耘, 邱晓燕, 王学维. Cu,Fe掺杂LiNbO3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014212. doi: 10.7498/aps.65.014212
    [4] 王寅, 冯庆, 王渭华, 岳远霞. 碳-锌共掺杂锐钛矿相TiO2 电子结构与光学性质的第一性原理研究 . 物理学报, 2012, 61(19): 193102. doi: 10.7498/aps.61.193102
    [5] 潘凤春, 林雪玲, 曹志杰, 李小伏. Fe, Co, Ni掺杂GaSb的电子结构和光学性质. 物理学报, 2019, 68(18): 184202. doi: 10.7498/aps.68.20190290
    [6] 程丽, 王德兴, 张杨, 苏丽萍, 陈淑妍, 王晓峰, 孙鹏, 易重桂. Cu,O共掺杂AlN晶体电子结构与光学性质研究. 物理学报, 2018, 67(4): 047101. doi: 10.7498/aps.67.20172096
    [7] 宋庆功, 刘立伟, 赵辉, 严慧羽, 杜全国. YFeO3的电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(10): 107102. doi: 10.7498/aps.61.107102
    [8] 程和平, 但加坤, 黄智蒙, 彭辉, 陈光华. 黑索金电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(16): 163102. doi: 10.7498/aps.62.163102
    [9] 骆最芬, 岑伟富, 范梦慧, 汤家俊, 赵宇军. BiTiO3电子结构及光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(14): 147102. doi: 10.7498/aps.64.147102
    [10] 杨春燕, 张蓉, 张利民, 可祥伟. 0.5NdAlO3-0.5CaTiO3电子结构及光学性质的第一性原理计算. 物理学报, 2012, 61(7): 077702. doi: 10.7498/aps.61.077702
    [11] 程旭东, 吴海信, 唐小路, 王振友, 肖瑞春, 黄昌保, 倪友保. Na2Ge2Se5电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(18): 184208. doi: 10.7498/aps.63.184208
    [12] 谢知, 程文旦. TiO2纳米管电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2014, 63(24): 243102. doi: 10.7498/aps.63.243102
    [13] 高攀, 柳清菊, 张学军. 氮铁共掺锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(7): 4930-4938. doi: 10.7498/aps.59.4930
    [14] 王闯, 赵永红, 刘永. Ga1–xCrxSb (x = 0.25, 0.50, 0.75) 磁学和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2019, 68(17): 176301. doi: 10.7498/aps.68.20182305
    [15] 张丽丽, 夏桐, 刘桂安, 雷博程, 赵旭才, 王少霞, 黄以能. 第一性原理方法研究N-Pr共掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 物理学报, 2019, 68(1): 017401. doi: 10.7498/aps.68.20181531
    [16] 戚玉敏, 陈恒利, 金朋, 路洪艳, 崔春翔. 第一性原理研究Mn和Cu掺杂六钛酸钾(K2Ti6O13)的电子结构和光学性质. 物理学报, 2018, 67(6): 067101. doi: 10.7498/aps.67.20172356
    [17] 邢海英, 范广涵, 何 苗, 章 勇, 周天明, 赵德刚. Mn掺杂GaN电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2008, 57(10): 6513-6519. doi: 10.7498/aps.57.6513
    [18] 李旭珍, 谢泉, 陈茜, 赵凤娟, 崔冬萌. OsSi2电子结构和光学性质的研究. 物理学报, 2010, 59(3): 2016-2021. doi: 10.7498/aps.59.2016
    [19] 潘磊, 卢铁城, 苏锐, 王跃忠, 齐建起, 付佳, 张燚, 贺端威. -AlON晶体电子结构和光学性质研究. 物理学报, 2012, 61(2): 027101. doi: 10.7498/aps.61.027101
    [20] 关丽, 李强, 赵庆勋, 郭建新, 周阳, 金利涛, 耿波, 刘保亭. Al和Ni共掺ZnO光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2009, 58(8): 5624-5631. doi: 10.7498/aps.58.5624
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-08-27
  • 修回日期:  2013-10-30
  • 刊出日期:  2014-02-05

Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算

  • 1. 河北大学电子信息工程学院, 保定 071002
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61306098)资助的课题.

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,计算了本征ZnO,Cu 1021 cm-3单掺杂ZnO,Co单掺杂ZnO,Cu-Co共掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 结果表明,在本文掺杂浓度数量级下,Cu,Co单掺杂可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性,Cu-Co共掺杂时ZnO半导体进入简并状态,呈现金属性. 这三种掺杂ZnO均会在可见光和近紫外区域出现光吸收增强现象,其中由于Cu离子与Co离子之间的协同效应,Cu-Co共掺杂ZnO对太阳光的吸收大幅增加,因此Cu-Co共掺杂ZnO可以用于制备高效率的太阳电池.

English Abstract

参考文献 (16)

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