采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响

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贾晓芳, 侯清玉, 赵春旺. 2017: 采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响, 物理学报, 66(6): 275-286. doi: 10.7498/aps.66.067401
引用本文: 贾晓芳, 侯清玉, 赵春旺. 2017: 采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响, 物理学报, 66(6): 275-286. doi: 10.7498/aps.66.067401
Jia Xiao-Fang, Huo Qing-Yu, Zhao Chun-Wang. 2017: Effect of Modoping concentration on the physical properties of ZnO studied by first principles, Acta Physica Sinica, 66(6): 275-286. doi: 10.7498/aps.66.067401
Citation: Jia Xiao-Fang, Huo Qing-Yu, Zhao Chun-Wang. 2017: Effect of Modoping concentration on the physical properties of ZnO studied by first principles, Acta Physica Sinica, 66(6): 275-286. doi: 10.7498/aps.66.067401

采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响

Effect of Modoping concentration on the physical properties of ZnO studied by first principles

  • 摘要: Mo掺杂ZnO的吸收光谱红移和蓝移两种相互冲突的实验结果均有报道,但是仍然没有合理解释.为了解决该问题,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势+U方法,用第一性原理分析了Zn0.9583Mo0.0417O,Zn0.9375Mo0.0625O,Zn14Mo2O的能带结构、态密度和吸收光谱分布.结果表明,Mo掺杂量为2.08 at%—3.13 at%的范围内,随着掺杂量的增加,体系的体积逐渐增大,形成能逐渐升高,稳定性逐渐下降,掺杂逐渐困难.与此同时,所有掺杂体系均转化为n型简并半导体.与未掺杂ZnO相比,掺杂体系的带隙均变窄,吸收光谱均发生红移,Mo掺杂量越增加,掺杂体系带隙变窄减弱、吸收光谱红移减弱、电子有效质量越减小、电子浓度越减小、电子迁移率越减小、电子电导率越减小.同时,磁矩减小,掺杂体系的居里温度能达到室温以上.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-03-30

采用第一性原理研究钼掺杂浓度对ZnO物性的影响

  • 内蒙古工业大学理学院,呼和浩特,010051
  • 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051;内蒙古自治区薄膜与涂层重点实验室, 呼和浩特 010051
  • 内蒙古工业大学理学院, 呼和浩特 010051;上海海事大学文理学院, 上海 201306

摘要: Mo掺杂ZnO的吸收光谱红移和蓝移两种相互冲突的实验结果均有报道,但是仍然没有合理解释.为了解决该问题,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势+U方法,用第一性原理分析了Zn0.9583Mo0.0417O,Zn0.9375Mo0.0625O,Zn14Mo2O的能带结构、态密度和吸收光谱分布.结果表明,Mo掺杂量为2.08 at%—3.13 at%的范围内,随着掺杂量的增加,体系的体积逐渐增大,形成能逐渐升高,稳定性逐渐下降,掺杂逐渐困难.与此同时,所有掺杂体系均转化为n型简并半导体.与未掺杂ZnO相比,掺杂体系的带隙均变窄,吸收光谱均发生红移,Mo掺杂量越增加,掺杂体系带隙变窄减弱、吸收光谱红移减弱、电子有效质量越减小、电子浓度越减小、电子迁移率越减小、电子电导率越减小.同时,磁矩减小,掺杂体系的居里温度能达到室温以上.

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