Y掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究?

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曲灵丰, 侯清玉, 赵春旺. 2016: Y掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究?, 物理学报, 65(3): 037103. doi: 10.7498/aps.65.037103
引用本文: 曲灵丰, 侯清玉, 赵春旺. 2016: Y掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究?, 物理学报, 65(3): 037103. doi: 10.7498/aps.65.037103
Qu Ling-Feng, Hou Qing-Yu, Zhao Chun-Wang. 2016: Optical bandgap and absorption sp ectra of Y dop ed ZnO studied by first-principle calculations, Acta Physica Sinica, 65(3): 037103. doi: 10.7498/aps.65.037103
Citation: Qu Ling-Feng, Hou Qing-Yu, Zhao Chun-Wang. 2016: Optical bandgap and absorption sp ectra of Y dop ed ZnO studied by first-principle calculations, Acta Physica Sinica, 65(3): 037103. doi: 10.7498/aps.65.037103

Y掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究?

Optical bandgap and absorption sp ectra of Y dop ed ZnO studied by first-principle calculations

  • 摘要: 对于Y掺杂ZnO,当摩尔数在0.0313—0.0625之内, Y掺杂量越增加,吸收光谱发生红移和蓝移两种不同实验结果均有文献报道.本文使用Materials Studio软件下的CASTEP模块中密度泛函理论的第一性原理平面波模守恒(Norm conserving)赝势GGA+U的方法,构建了未掺杂纤锌矿ZnO单胞以及Y掺杂ZnO的Zn0.9687Y0.0313O超胞、Zn0.9583Y0.0417O超胞和Zn0.9375Y0.0625O超胞模型.对掺杂前后体系的能带结构、态密度、差分电荷密度、布居值以及吸收光谱进行了计算.计算结果表明:当Y掺杂摩尔数在0.0313—0.0625之内,Y掺杂量越增加,掺杂体系的晶格常数、体积、总能量越增大,掺杂体系越不稳定、形成能越增大、掺杂越难;掺杂体系中平行于和垂直于c轴的Y—O键布居值越减小、离子键越增强、共价键越减弱、键长越变长;掺杂体系的最小光学带隙越变宽、吸收光谱发生蓝移现象越明显.吸收光谱的计算结果与实验结果相符合,合理解释了吸收光谱红移、蓝移的争论.这对制备Y掺杂ZnO短波长光学器件能起到一定的理论指导作用.
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出版历程
  • 刊出日期:  2016-02-15

Y掺杂ZnO最小光学带隙和吸收光谱的第一性原理研究?

  • 内蒙古工业大学理学院物理系,呼和浩特,010051
  • 内蒙古工业大学理学院物理系,呼和浩特 010051; 上海海事大学文理学院,上海 201306

摘要: 对于Y掺杂ZnO,当摩尔数在0.0313—0.0625之内, Y掺杂量越增加,吸收光谱发生红移和蓝移两种不同实验结果均有文献报道.本文使用Materials Studio软件下的CASTEP模块中密度泛函理论的第一性原理平面波模守恒(Norm conserving)赝势GGA+U的方法,构建了未掺杂纤锌矿ZnO单胞以及Y掺杂ZnO的Zn0.9687Y0.0313O超胞、Zn0.9583Y0.0417O超胞和Zn0.9375Y0.0625O超胞模型.对掺杂前后体系的能带结构、态密度、差分电荷密度、布居值以及吸收光谱进行了计算.计算结果表明:当Y掺杂摩尔数在0.0313—0.0625之内,Y掺杂量越增加,掺杂体系的晶格常数、体积、总能量越增大,掺杂体系越不稳定、形成能越增大、掺杂越难;掺杂体系中平行于和垂直于c轴的Y—O键布居值越减小、离子键越增强、共价键越减弱、键长越变长;掺杂体系的最小光学带隙越变宽、吸收光谱发生蓝移现象越明显.吸收光谱的计算结果与实验结果相符合,合理解释了吸收光谱红移、蓝移的争论.这对制备Y掺杂ZnO短波长光学器件能起到一定的理论指导作用.

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