Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响

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侯清玉, 贾晓芳, 许镇潮, 赵春旺. 2017: Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响, 物理学报, 66(11): 290-298. doi: 10.7498/aps.66.117401
引用本文: 侯清玉, 贾晓芳, 许镇潮, 赵春旺. 2017: Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响, 物理学报, 66(11): 290-298. doi: 10.7498/aps.66.117401
Hou Qing-Yu, Jia Xiao-Fang, Xu Zhen-Chao, Zhao Chun-Wang. 2017: Effect of Ni doping on optical and magnetic properties of ZnO, Acta Physica Sinica, 66(11): 290-298. doi: 10.7498/aps.66.117401
Citation: Hou Qing-Yu, Jia Xiao-Fang, Xu Zhen-Chao, Zhao Chun-Wang. 2017: Effect of Ni doping on optical and magnetic properties of ZnO, Acta Physica Sinica, 66(11): 290-298. doi: 10.7498/aps.66.117401

Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响

Effect of Ni doping on optical and magnetic properties of ZnO

  • 摘要: 在掺杂浓度范围为2.78%-6.25%(物质的量分数)时,Ni掺杂ZnO体系吸收光谱分布的实验结果存在争议,目前仍然没有合理的理论解释.为了解决存在的争议,在电子自旋极化状态下,采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建不同Ni掺杂量的ZnO超胞模型,分别对模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,Ni掺杂量越大,形成能越高,掺杂越难,体系稳定性越低,掺杂体系带隙越窄,吸收光谱红移越显著.采用LDA(局域密度近似)+U方法调整带隙.结果表明,掺杂体系的铁磁性居里温度能够达到室温以上,磁矩来源于p-d态杂化电子交换作用.Ni掺杂量越高,掺杂体系的磁矩越小.另外还发现Ni原子在ZnO中间隙掺杂时,掺杂体系在紫外光和可见光区的吸收光谱发生蓝移现象.
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出版历程
  • 刊出日期:  2017-06-15

Ni掺杂对ZnO磁光性能的影响

  • 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
  • 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: 在掺杂浓度范围为2.78%-6.25%(物质的量分数)时,Ni掺杂ZnO体系吸收光谱分布的实验结果存在争议,目前仍然没有合理的理论解释.为了解决存在的争议,在电子自旋极化状态下,采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建不同Ni掺杂量的ZnO超胞模型,分别对模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,Ni掺杂量越大,形成能越高,掺杂越难,体系稳定性越低,掺杂体系带隙越窄,吸收光谱红移越显著.采用LDA(局域密度近似)+U方法调整带隙.结果表明,掺杂体系的铁磁性居里温度能够达到室温以上,磁矩来源于p-d态杂化电子交换作用.Ni掺杂量越高,掺杂体系的磁矩越小.另外还发现Ni原子在ZnO中间隙掺杂时,掺杂体系在紫外光和可见光区的吸收光谱发生蓝移现象.

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