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采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响

贾晓芳 侯清玉 赵春旺

采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响

贾晓芳, 侯清玉, 赵春旺
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  • Mo掺杂ZnO的吸收光谱红移和蓝移两种相互冲突的实验结果均有报道,但是仍然没有合理解释.为了解决该问题,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势+U方法,用第一性原理分析了Zn0.9583Mo0.0417O,Zn0.9375Mo0.0625O,Zn14Mo2O的能带结构、态密度和吸收光谱分布.结果表明,Mo掺杂量为2.08 at%3.13 at%的范围内,随着掺杂量的增加,体系的体积逐渐增大,形成能逐渐升高,稳定性逐渐下降,掺杂逐渐困难.与此同时,所有掺杂体系均转化为n型简并半导体.与未掺杂ZnO相比,掺杂体系的带隙均变窄,吸收光谱均发生红移,Mo掺杂量越增加,掺杂体系带隙变窄减弱、吸收光谱红移减弱、电子有效质量越减小、电子浓度越减小、电子迁移率越减小、电子电导率越减小.同时,磁矩减小,掺杂体系的居里温度能达到室温以上.
      通信作者: 侯清玉, by0501119@126.com
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61366008,61664007,11672175)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-20
  • 修回日期:  2016-12-28
  • 刊出日期:  2017-03-20

采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响

  • 1. 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051;
  • 2. 内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室, 呼和浩特 010051;
  • 3. 上海海事大学文理学院, 上海 201306
  • 通信作者: 侯清玉, by0501119@126.com
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61366008,61664007,11672175)资助的课题.

摘要: Mo掺杂ZnO的吸收光谱红移和蓝移两种相互冲突的实验结果均有报道,但是仍然没有合理解释.为了解决该问题,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势+U方法,用第一性原理分析了Zn0.9583Mo0.0417O,Zn0.9375Mo0.0625O,Zn14Mo2O的能带结构、态密度和吸收光谱分布.结果表明,Mo掺杂量为2.08 at%3.13 at%的范围内,随着掺杂量的增加,体系的体积逐渐增大,形成能逐渐升高,稳定性逐渐下降,掺杂逐渐困难.与此同时,所有掺杂体系均转化为n型简并半导体.与未掺杂ZnO相比,掺杂体系的带隙均变窄,吸收光谱均发生红移,Mo掺杂量越增加,掺杂体系带隙变窄减弱、吸收光谱红移减弱、电子有效质量越减小、电子浓度越减小、电子迁移率越减小、电子电导率越减小.同时,磁矩减小,掺杂体系的居里温度能达到室温以上.

English Abstract

参考文献 (36)

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