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Sb,S共掺杂SnO2电子结构的第一性原理分析

丁超 李卫 刘菊燕 王琳琳 蔡云 潘沛锋

Sb,S共掺杂SnO2电子结构的第一性原理分析

丁超, 李卫, 刘菊燕, 王琳琳, 蔡云, 潘沛锋
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  • 基于第一性原理的密度泛函理论和平面波超软赝势法,采用广义梯度近似算法研究了Sb,S两种元素共掺杂SnO2材料的电子结构与电学性质.电子结构表明:共掺杂后材料仍然为n型导电直接带隙半导体;电荷密度分布改变,S原子与Sn,Sb原子轨道电子重叠加剧.能带结构表明,Sb,S共掺SnO2在能带中引入新的能级,能带带隙相比于单掺更加窄化,费米能级进入导带表现出类金属特性.电子态密度计算结果进一步证实了电子转移的正确性:在价带中部,S原子轨道与Sn,Sb轨道发生杂化,电子转移加剧,价带顶部被S 3p轨道占据,提供了更多的空穴载流子,价带顶上移;随着S掺杂浓度的增加,带隙宽度继续减小,导带逐渐变窄,导电性能呈现越来越好的趋势.
      通信作者: 李卫, liw@njupt.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11504177)、中国博士后科学基金特别资助(批准号:2018T110480)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20171442)和东南大学毫米波国家重点实验室开放基金(批准号:K201723)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-06-25
  • 修回日期:  2018-09-03
  • 刊出日期:  2018-11-05

Sb,S共掺杂SnO2电子结构的第一性原理分析

  • 1. 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 南京 210023;
  • 2. 东南大学毫米波国家重点实验室, 南京 210096;
  • 3. 南京大学物理学院, 南京 210093
  • 通信作者: 李卫, liw@njupt.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11504177)、中国博士后科学基金特别资助(批准号:2018T110480)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20171442)和东南大学毫米波国家重点实验室开放基金(批准号:K201723)资助的课题.

摘要: 基于第一性原理的密度泛函理论和平面波超软赝势法,采用广义梯度近似算法研究了Sb,S两种元素共掺杂SnO2材料的电子结构与电学性质.电子结构表明:共掺杂后材料仍然为n型导电直接带隙半导体;电荷密度分布改变,S原子与Sn,Sb原子轨道电子重叠加剧.能带结构表明,Sb,S共掺SnO2在能带中引入新的能级,能带带隙相比于单掺更加窄化,费米能级进入导带表现出类金属特性.电子态密度计算结果进一步证实了电子转移的正确性:在价带中部,S原子轨道与Sn,Sb轨道发生杂化,电子转移加剧,价带顶部被S 3p轨道占据,提供了更多的空穴载流子,价带顶上移;随着S掺杂浓度的增加,带隙宽度继续减小,导带逐渐变窄,导电性能呈现越来越好的趋势.

English Abstract

参考文献 (28)

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