GGA+U方法研究ZnO孪晶界对VZn-NO-H复合体对p型导电性的影响

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吴静静, 唐鑫, 龙飞, 唐壁玉. 2017: GGA+U方法研究ZnO孪晶界对VZn-NO-H复合体对p型导电性的影响, 物理学报, 66(13): 233-241. doi: 10.7498/aps.66.137101
引用本文: 吴静静, 唐鑫, 龙飞, 唐壁玉. 2017: GGA+U方法研究ZnO孪晶界对VZn-NO-H复合体对p型导电性的影响, 物理学报, 66(13): 233-241. doi: 10.7498/aps.66.137101
Wu Jing-Jing, Tang Xin, Long Fei, Tang Bi-Yu. 2017: Effect of ZnO twin grain boundary on p-type conductivity of VZn-NO-H complex: a GGA+U study, Acta Physica Sinica, 66(13): 233-241. doi: 10.7498/aps.66.137101
Citation: Wu Jing-Jing, Tang Xin, Long Fei, Tang Bi-Yu. 2017: Effect of ZnO twin grain boundary on p-type conductivity of VZn-NO-H complex: a GGA+U study, Acta Physica Sinica, 66(13): 233-241. doi: 10.7498/aps.66.137101

GGA+U方法研究ZnO孪晶界对VZn-NO-H复合体对p型导电性的影响

Effect of ZnO twin grain boundary on p-type conductivity of VZn-NO-H complex: a GGA+U study

  • 摘要: 采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波赝势方法,探究四种ZnO-Σ7(12-30)孪晶界中VZn-NO-H复合体的电子结构和p型导电机理.计算结果表明,在ZnO-Σ7(12-30)孪晶界中,N掺杂后会与锌空位(VZn)、氢填隙(Hi)等点缺陷结合,进而形成VZn-NO-H复合体,并出现在孪晶中的晶格应变集中区.此外,四种孪晶界中孪晶GB7a有利于VZn-NO-H离化能降低,从而使其表现出浅受主特征.分析显示特殊的孪晶结构导致了氮替位(NO)与近邻的O原子间距离缩短,阴离子之间发生相互作用,导致禁带中的空带能级下降,降低了电子跃迁所需能量.这一结果也说明GB7a孪晶界中的VZn-NO-H可能成为N掺杂ZnO材料的p型导电的来源之一.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-07-15

GGA+U方法研究ZnO孪晶界对VZn-NO-H复合体对p型导电性的影响

  • 桂林理工大学, 有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室, 桂林 541004;桂林理工大学材料科学与工程学院, 桂林 541004
  • 广西大学化学化工学院,南宁,530004

摘要: 采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波赝势方法,探究四种ZnO-Σ7(12-30)孪晶界中VZn-NO-H复合体的电子结构和p型导电机理.计算结果表明,在ZnO-Σ7(12-30)孪晶界中,N掺杂后会与锌空位(VZn)、氢填隙(Hi)等点缺陷结合,进而形成VZn-NO-H复合体,并出现在孪晶中的晶格应变集中区.此外,四种孪晶界中孪晶GB7a有利于VZn-NO-H离化能降低,从而使其表现出浅受主特征.分析显示特殊的孪晶结构导致了氮替位(NO)与近邻的O原子间距离缩短,阴离子之间发生相互作用,导致禁带中的空带能级下降,降低了电子跃迁所需能量.这一结果也说明GB7a孪晶界中的VZn-NO-H可能成为N掺杂ZnO材料的p型导电的来源之一.

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