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Cu,O共掺杂AlN晶体电子结构与光学性质研究

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

程丽, 王德兴, 张杨, 苏丽萍, 陈淑妍, 王晓峰, 孙鹏, 易重桂
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  • 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对纯AlN,Cu单掺杂以及Cu与O共掺杂AlN超胞进行了几何结构优化,计算了掺杂前后体系的晶格常数、能带结构、态密度与光学性质.结果表明:掺杂后晶格体积增大,系统能量下降;Cu掺入后Cu 3d电子与N 2p电子间有强烈的轨道杂化效应,Cu与O共掺后Cu和O之间的吸引作用克服了Cu原子之间的排斥作用,能够明显提高掺杂浓度和体系的稳定性.光学性质分析中,介电函数计算结果表明Cu与O共掺杂能改善AlN电子在低能区的光学跃迁特性,增强电子在可见光区的光学跃迁;复折射率计算结果显示Cu与O掺入后由于电磁波穿过不同的介质,导致折射率发生变化,体系对低频电磁波吸收增加.
      通信作者: 张杨, zhangyang@hrbeu.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:61377085,11204048)、中国博士后科学基金(批准号:2013M541348)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-21
  • 修回日期:  2017-11-30
  • 刊出日期:  2019-02-20

Cu,O共掺杂AlN晶体电子结构与光学性质研究

  • 1. 哈尔滨工程大学理学院, 纤维集成光学教育部重点实验室, 哈尔滨 150001
  • 通信作者: 张杨, zhangyang@hrbeu.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:61377085,11204048)、中国博士后科学基金(批准号:2013M541348)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对纯AlN,Cu单掺杂以及Cu与O共掺杂AlN超胞进行了几何结构优化,计算了掺杂前后体系的晶格常数、能带结构、态密度与光学性质.结果表明:掺杂后晶格体积增大,系统能量下降;Cu掺入后Cu 3d电子与N 2p电子间有强烈的轨道杂化效应,Cu与O共掺后Cu和O之间的吸引作用克服了Cu原子之间的排斥作用,能够明显提高掺杂浓度和体系的稳定性.光学性质分析中,介电函数计算结果表明Cu与O共掺杂能改善AlN电子在低能区的光学跃迁特性,增强电子在可见光区的光学跃迁;复折射率计算结果显示Cu与O掺入后由于电磁波穿过不同的介质,导致折射率发生变化,体系对低频电磁波吸收增加.

English Abstract

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