Mn-N共掺p型ZnO的第一性原理计算

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陈立晶, 李维学, 戴剑锋, 王青. 2014: Mn-N共掺p型ZnO的第一性原理计算, 物理学报, null(19): 196101. doi: 10.7498/aps.63.196101
引用本文: 陈立晶, 李维学, 戴剑锋, 王青. 2014: Mn-N共掺p型ZnO的第一性原理计算, 物理学报, null(19): 196101. doi: 10.7498/aps.63.196101
Chen Li-Jing, Li Wei-Xue, Dai Jian-Feng, Wang Qing. 2014: First-prinicples study of Mn-N co-dop ed p-typ e ZnO, Acta Physica Sinica, null(19): 196101. doi: 10.7498/aps.63.196101
Citation: Chen Li-Jing, Li Wei-Xue, Dai Jian-Feng, Wang Qing. 2014: First-prinicples study of Mn-N co-dop ed p-typ e ZnO, Acta Physica Sinica, null(19): 196101. doi: 10.7498/aps.63.196101

Mn-N共掺p型ZnO的第一性原理计算

First-prinicples study of Mn-N co-dop ed p-typ e ZnO

  • 摘要: 基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法对ZnO(Mn,N)体系的晶格结构、形成能、态密度以及电荷密度进行了计算和理论研究。研究结果表明, Mn和N共掺杂ZnO体系具有更低的杂质形成能和更高的化学稳定性,更加适合p型掺杂。 Mn和N以1:2的比例掺杂时,体系的形成能降低,体系更稳定;同时,体系中形成双受主能级缺陷,使得杂质固溶度增大,体系中载流子数增多,p型化特征更明显。此外,研究发现相比于N单掺杂ZnO体系, Mn和N原子共掺杂ZnO体系有更多的杂质态密度穿越费米能级,在导带与价带之间形成更宽的受主N 2p的杂质态,同时空穴有效质量变小。与Mn-N共掺杂体系相比, Mn-2N共掺杂体系的受主杂质在费米能级附近的态密度更加弥散,非局域化特征明显。因此, Mn-N共掺杂有望成为p型掺杂的更有效的手段。
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出版历程
  • 刊出日期:  2014-10-15

Mn-N共掺p型ZnO的第一性原理计算

  • 兰州理工大学,省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室,兰州 730050; 兰州理工大学理学院,兰州 730050
  • 兰州理工大学理学院,兰州,730050

摘要: 基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法对ZnO(Mn,N)体系的晶格结构、形成能、态密度以及电荷密度进行了计算和理论研究。研究结果表明, Mn和N共掺杂ZnO体系具有更低的杂质形成能和更高的化学稳定性,更加适合p型掺杂。 Mn和N以1:2的比例掺杂时,体系的形成能降低,体系更稳定;同时,体系中形成双受主能级缺陷,使得杂质固溶度增大,体系中载流子数增多,p型化特征更明显。此外,研究发现相比于N单掺杂ZnO体系, Mn和N原子共掺杂ZnO体系有更多的杂质态密度穿越费米能级,在导带与价带之间形成更宽的受主N 2p的杂质态,同时空穴有效质量变小。与Mn-N共掺杂体系相比, Mn-2N共掺杂体系的受主杂质在费米能级附近的态密度更加弥散,非局域化特征明显。因此, Mn-N共掺杂有望成为p型掺杂的更有效的手段。

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