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氧空位浓度对ZnO电子结构和吸收光谱影响的研究

侯清玉 郭少强 赵春旺

氧空位浓度对ZnO电子结构和吸收光谱影响的研究

侯清玉, 郭少强, 赵春旺
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  • 目前,氧空位对ZnO形成杂质能级的研究结果存在相反的结论,深杂质能级和浅杂质能级两种实验结果均有文献报道,并且,在实验中高温加热的条件下,氧空位体系ZnO中导带自由电子增加的来源认识不足. 为了解决此问题,本文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,建立了纯的与两种不同氧空位浓度ZnO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、布居值和差分电荷密度的计算. 结果表明,氧空位浓度越大,系统能量越上升、稳定性越下降、形成能越高、氧空位越难、导带越向低能方向移动、电子跃迁宽度越减小、吸收光谱越红移. 这对设计制备新型氧空位ZnO体系光学器件有一定的理论指导作用.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61366008,51261017)、教育部“春晖计划”和内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:NJZZ13099)资助的课题.
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    Yu A, Qian J S, Pan H, Cui Y M, Xu M G, Tu L, Chai Q L, Zhou X F 2011 Sensor Actuat. B 158 9

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    Vinodkumar R, Lethy K J, Beena D, Detty A P, Navas I, Nayar U V, Pillai V P M, Ganesan V, Reddy V R 2010 Sol. Energ. Mat. Sol. C 94 68

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    Shen X C 2002 Semiconductor Spectroscopy and Optical Properties (Beijing: Science Press) pp136-137 (in Chinese) [沈学础 2002 半导体光谱和光学性质(第二版) (北京: 科学出版社) 第136–137页]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-01-13
  • 修回日期:  2014-04-03
  • 刊出日期:  2014-07-05

氧空位浓度对ZnO电子结构和吸收光谱影响的研究

  • 1. 内蒙古工业大学理学院物理系, 呼和浩特 010051
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61366008,51261017)、教育部“春晖计划”和内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:NJZZ13099)资助的课题.

摘要: 目前,氧空位对ZnO形成杂质能级的研究结果存在相反的结论,深杂质能级和浅杂质能级两种实验结果均有文献报道,并且,在实验中高温加热的条件下,氧空位体系ZnO中导带自由电子增加的来源认识不足. 为了解决此问题,本文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,建立了纯的与两种不同氧空位浓度ZnO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、布居值和差分电荷密度的计算. 结果表明,氧空位浓度越大,系统能量越上升、稳定性越下降、形成能越高、氧空位越难、导带越向低能方向移动、电子跃迁宽度越减小、吸收光谱越红移. 这对设计制备新型氧空位ZnO体系光学器件有一定的理论指导作用.

English Abstract

参考文献 (21)

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