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V高掺杂量对ZnO(GGA+U)导电性能和吸收光谱影响的研究

侯清玉 吕致远 赵春旺

V高掺杂量对ZnO(GGA+U)导电性能和吸收光谱影响的研究

侯清玉, 吕致远, 赵春旺
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  • 目前,在V高掺杂ZnO中,当V掺杂量摩尔数为0.031250.04167的范围内,掺杂量越增加,电阻率越增加或越减小的两种实验结果均有文献报道. 为解决这个矛盾,本文采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO,V高掺杂的Zn1-xVxO (x=0.03125,0.04167) 两种超胞模型,首先,对所有体系进行几何结构优化,在此基础上,采用GGA+U的方法,计算所有体系的能带结构分布、态密度分布、吸收光谱分布. 结果表明,当掺杂量摩尔数为0.031250.04167的范围内,V掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,总能量越下降,形成能越减小,掺杂体系越稳定,相对电子浓度越减小,迁移率越减小,电导率越减小,最小光学带隙越增加,吸收光谱蓝移越显著. 计算结果与实验结果相一致.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61366008,51261017)、教育部春晖计划项目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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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-10
  • 修回日期:  2014-06-06
  • 刊出日期:  2014-10-05

V高掺杂量对ZnO(GGA+U)导电性能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)、教育部春晖计划项目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,在V高掺杂ZnO中,当V掺杂量摩尔数为0.031250.04167的范围内,掺杂量越增加,电阻率越增加或越减小的两种实验结果均有文献报道. 为解决这个矛盾,本文采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO,V高掺杂的Zn1-xVxO (x=0.03125,0.04167) 两种超胞模型,首先,对所有体系进行几何结构优化,在此基础上,采用GGA+U的方法,计算所有体系的能带结构分布、态密度分布、吸收光谱分布. 结果表明,当掺杂量摩尔数为0.031250.04167的范围内,V掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,总能量越下降,形成能越减小,掺杂体系越稳定,相对电子浓度越减小,迁移率越减小,电导率越减小,最小光学带隙越增加,吸收光谱蓝移越显著. 计算结果与实验结果相一致.

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