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纤锌矿BeO掺Cd的电子结构与能带特性研究

郑树文 范广涵 何苗 姚光锐 陈峻 贺龙飞

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纤锌矿BeO掺Cd的电子结构与能带特性研究

郑树文, 范广涵, 何苗, 姚光锐, 陈峻, 贺龙飞

Study on the electronic structures and energy band properties of Cd-doped wurtzite BeO

Zheng Shu-Wen, Fan Guang-Han, He Miao, Yao Guang-Rui, Chen Jun, He Long-Fei
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  • 采用基于密度泛函理论平面波赝势方法, 对纤锌矿BeO掺Cd的Be1-xCdxO合金进行电子结构与能带特性研究. 结果表明: Be1-xCdxO的价带顶始终由O 2p电子态决定, 而导带底由Be 2s和Cd 5s的电子态决定.随着Be1-xCdxO合金的Cd掺杂量增加, Cd 4d与O 2p的排斥效应逐渐加强, 同时Be1-xCdxO的带隙逐渐变小, 出现直接间接直接的带隙转变. 为了使理论值与实验值相一致, 对Be1-xCdxO带隙进行修正, 并分析了纤锌矿BeO-ZnO-CdO三元合金的带隙和弯曲系数与晶格常数的关系.
    The electronic structures and energy band properties of the Cd-doped wurtzite BeO are investigated by plan-wave pseudopotential method with the generalized gradient approximation in the frame of density functional theory. The theoretical results show that the valence band maximum is determined by O 2p states and the conduction band minimum is occupied by Cd 5s and Be 2s orbitals based on the total density of states and partial density of states of Be1-xCdxO alloy. With the Cd content x of Be1-xCdxO increasing, the repulsion effect between Cd 4d and O 2p states is more enhanced and the bandgap of Be1-xCdxO is reduced. At the same time, the bandgap undergoes the direct-indirect-direct transition. In order to obtain the theoretical values in accord with the experimental results, the bandgaps of Be1-xCdxO are corrected. Moreover, the relations among energy bandgap, bowing parameter and lattice constant of the wurtzite BeO-ZnO-CdO ternary alloy are analyzed.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 61176043)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61176043).
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-11-27
  • 修回日期:  2012-02-13
  • 刊出日期:  2012-09-05

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