Al和N共掺p型Zn1-xMgxO电子结构的第一性原理计算

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法,对Zn_1-xMg_xO超晶胞和掺杂Al,N后的Zn_1-xMg_xO超晶胞分别进行了优化计算.结合广义梯度近似计算了Al和N共掺杂后Zn_1-xMg_xO的能带结构、电子态密度和Mulliken电荷布居分布.计算表明：掺入N原子的2p态电子为Zn_1-xMg_xO价带顶提供空穴载流子,使Zn_1-xMg_xO价带顶向高能方向移动;掺入Al原子的3p态电子则与N原子的2p态电子在费米能级附近发生轨道杂化,使费米能级处价带能级展宽,Al和N共掺杂可获得p型Zn_1-xMg_xO. 关键词： 密度泛函理论 1-xMg_xO')" href="#">Zn_1-xMg_xO 电子结构 共掺杂     

Al高掺杂浓度对ZnO导电性能影响的第一性原理研究

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,在同等环境条件下,建立了未掺杂和三种不同浓度的Al原子取代Zn原子的Zn_1-xAl_xO模型,然后分别对模型进行了几何结构优化、总态密度分布和能带分布的计算.结果表明:ZnO高掺杂Al的条件下,随掺杂Al原子浓度增大,进入导带的电子增多,电子迁移率减小,电导率减小,导电性能减弱;但是随高掺杂Al的浓度减小,反而使电子迁移率增大,电导率增大,导电性能增强.计算得到的结果与实验中Al原子 关键词： Al高掺ZnO 电导率 浓度 第一性原理     

Zn1-xTMxO (TM=Al,Ga, In)导电性能的模拟计算

基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 构建了未掺杂与相同掺杂浓度的Zn_1-xTM_xO (TM=Al, Ga, In) 超胞模型,分别对模型进行了几何结构优化、态密度分布和能带分布的计算. 结果表明, 分别高掺杂 (Al, Ga, In) 相同原子分数3.125 at%的条件下, In掺杂对ZnO导电性能最好的结果, 计算结果和实验结果相一致. 关键词： (Al,Ga,In) 高掺ZnO 导电性能 第一性原理     

Co掺杂对ZnO薄膜结构和性能的影响

采用PVA溶胶-凝胶方法，在玻璃衬底上制备了Zn_1-xCo_xO薄膜，利用X射线衍射仪(XRD)研究了不同Co含量对其微结构的影响.采用振动样品磁强计(VSM)测量了Zn_0.88Co_0.12O样品室温下的磁性.采用荧光光谱仪研究了Zn_1-xCo_xO样品室温下的发光特性，分析掺杂含量对其发光性能的影响，发现随着掺杂含量的增加，蓝光发光峰有一定的红移现象. 关键词： PVA方法 ZnO 掺杂     

Cu对Zn1－xFexO稀磁半导体磁性的影响

采用水热法，在温度430 ℃，填充度35%，矿化剂为3 mol·L^-1KOH，前驱物为添加适量的FeCl₂·6H₂O的Zn(OH)₂，反应时间24h，合成了Zn_1-xFe_xO和Zn_1-xFe_xO：Cu稀磁半导体晶体.当在Zn(OH)₂中添加一定量的FeCl₂·6H₂O为前驱物，水热反应产物为掺杂Fe的Zn_1-xFe_xO多种形态晶体混合物，其个体较大的晶体中的Fe原子百分比含量为0.49%—0.52%.采用超导量子干涉磁强计测量了材料的磁性，晶体的磁化强度随温度下降而减小.在前驱物中同时加入适量比例的Cu化合物，合成了共掺杂Cu的Zn_1-xFe_xO：Cu，和Zn_1-xFe_xO相比，其室温下的磁化强度有明显的提高，且在室温下具有铁磁性. 关键词： 氧化锌 水热 稀磁半导体 晶体     

Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜的结构及其磁性研究

利用X射线吸收精细结构、X射线衍射和磁性测量等技术研究脉冲激光气相沉积法制备的Zn_1-xCo_xO (x＝0.01,0.02)稀磁半导体薄膜的结构和磁性.磁性测量结果表明Zn₁-xCo_xO样品都具有室温铁磁性.X射线衍射结果显示其薄膜样品具有结晶良好的纤锌矿结构.荧光X射线吸收精细结构测试结果表明,脉冲激光气相沉积法制备的样品中的Co离子全部进入ZnO晶格中替代了部分Zn的格点位置,生成单一相的Zn_1-xCo_xO 稀磁半导体.通过对X射线吸收近边结构谱的分析,确定Zn_1-xCo_xO薄膜中存在O空位,表明Co离子与O空位的相互作用是诱导Zn_1-xCo_xO产生室温铁磁性的主要原因. 关键词： 1-xCo_xO稀磁半导体')" href="#">Zn_1-xCo_xO稀磁半导体 X射线吸收精细结构谱 脉冲激光气相沉积法     

纤锌矿BexZn1-xO合金能隙弯曲系数的第一原理研究

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, 对纤锌矿Be_xZn_1-xO合金进行能隙特性、弯曲系数和结构参数的计算. 结果表明: Be_xZn_1-xO合金的能隙和弯曲系数都随Be掺杂组分的增大而增大. 通过修正Be_xZn_1-xO合金的能隙值得知其合金弯曲系数b为6.02 eV, 这与实验值接近. 纤锌矿Be_xZn_1-xO合金的能隙弯曲系数过大主要来源于体积形变和电荷转移的贡献. 文中还分析了Be_xZn_1-xO合金的晶格常数、 平均键长和平均次近邻原子距离与Be组分的关系.     

退火对Mn和N共掺杂的Zn0.88Mn0.12O:N薄膜特性的影响

以NH₃为掺N源,采用电子束反应蒸发技术生长了Mn和N共掺杂的Zn_1-xMn_xO:N薄膜,生长温度为300℃,然后在O₂气氛中400℃退火0.5 h.X射线衍射测量表明,Zn_0.88Mn_0.12O(Mn掺杂)薄膜或Zn_0.88Mn_0.12O:N(Mn和N共掺杂)薄膜仍具有单一晶相纤锌矿结构,未检测到杂质相 关键词： ZnO薄膜 Mn和N共掺杂 电学特性 磁特性     

纤锌矿结构Zn1-xMgxO电子结构及吸收光谱的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法,计算了纤锌矿结构Zn_1-xMg_xO(x=0,00625,0125,025)的电子结构及吸收光谱. 计算结果表明,Mg的掺入使ZnO的电子结构发生了较大的改变,与Mg邻近的O原子得到电子的数目明显增大,进而O原子返回部分电子给邻近Zn原子. Zn-O间相互作用减弱,禁带宽度变大,这也从同一合金中Zn4s上移的程度得到证实. 其吸收光谱也随着Mg的掺入出现蓝移现象,其吸收边对应波长分别为379, 关键词： 第一性原理计算 电子结构 吸收光谱 纤锌矿结构ZnO     

掺Cd氧化锌的电子结构及相结构稳定性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论结合投影缀加平面波方法的VASP软件包,在考虑所有掺杂原子构型的前提下,对Cd掺杂ZnO合金的晶格常数、禁带宽度、电子态密度和形成焓进行了计算,分析了Cd含量和掺杂原子构型对纤锌矿wz-Zn_1-xCd_xO合金的电子结构和结构稳定性的影响.计算结果表明:随着Cd含量的不断增加,纤锌矿ZnCdO合金的平均晶格常数a,c均线性增加,但c/a的比值不会发生显著的变化;纤锌矿ZnCd 关键词： 密度泛函理论 ZnCdO合金 电子结构 形成焓     

Bandgap engineering of GaxZn1–xO nanowire arrays for wavelength‐tunable light‐emitting diodes

Wavelength‐tunable light‐emitting diodes (LEDs) of Ga_xZn_1–xO nanowire arrays are demonstrated by a simple modified chemical vapor deposition heteroepitaxial growth on p‐GaN substrate. As a gallium atom has similar electronegativity and ion radius to a zinc atom, high‐level Ga‐doped Ga_xZn_1–xO nanowire arrays have been fabricated. As the x value gradually increases from 0 to 0.66, the near‐band‐edge emission peak of Ga_xZn_1–xO nanowires shows a significant shift from 378 nm (3.28 eV) to 418 nm (2.96 eV) in room‐temperature photoluminescence (PL) measurement. Importantly, the electroluminescence (EL) emission of Ga_xZn_1–xO nanowire arrays LED continuously shifts with a wider range (∼100 nm), from the ultraviolet (382 nm) to the visible (480 nm) spectral region. The presented work demonstrates the possibility of bandgap engineering of low‐dimensional ZnO nanowires by gallium doping and the potential application for wavelength‐tunable LEDs.     

A new semiconductor superlattice with tunable electronic properties and simultaneously with mobility enhancement of electrons and holes

A new artificial semiconductor superlattice with tunable electronic properties and simultaneously with significant mobility enhancement of both 2-dimensional electrons and 2-dimensional holes has been prepared by molecular beam epitaxy. The structure consists of a periodic sequence ofn-Al _x Ga_1?x As/i-GaAs/n-Al _x Ga_1?x As/p-Al _x Ga_1?x As/ i-Ga.As/p-Al _x Ga_1?x As stacks with undoped Al _x Ga_1?x As spacers between the intentionally doped Al _x Ga_1?x As and the nominally undopedi-GaAs layers. In this newheterojunction doping-superlattice we have for the first time achieved a spatial separation of electrons and holes by half a superlattice period as well as simultaneously a spatial separation of both types of free carriers from their parent ionized impurities. These unique properties are demonstrated by the strongly increased tunability of bipolar conductivity with bias. In addition, the observed temperature dependence of Hall mobilities provides direct evidence for a strong mobility enhancement of both electrons and holes in the spatially separated 2-dimensional accumulation channels formed in the lower band gap material.     

Electrical and optical properties of Ga doped zinc oxide thin films deposited at room temperature by continuous composition spread

Ga doped ZnO (GZO) thin films were deposited on glass substrates at room temperature by continuous composition spread (CCS) method. CCS is thin films growth method of various Ga_xZn_1−xO(GZO) thin film compositions on a substrate, and evaluating critical properties as a function position, which is directly related to material composition. Various compositions of Ga doped ZnO deposited at room temperature were explored to find excellent electrical and optical properties. Optimized GZO thin films with a low resistivity of 1.46 × 10⁻³ Ω cm and an average transmittance above 90% in the 550 nm wavelength region were able to be formed at an Ar pressure of 2.66 Pa and a room temperature. Also, optimized composition of the GZO thin film which had the lowest resistivity and high transmittance was found at 0.8 wt.% Ga₂O₃ doped in ZnO.     

Effect of Ga alloying on thermoelectric properties of InSb

As a potential thermoelectric (TE) material, the high lattice thermal conductivity and relatively low weighted mobility severely limit TE property optimization of InSb binary compound. In this paper, we substituted In of InSb with Ga and systematically investigated the effect of Ga alloying on the Seebeck coefficient, electrical conductivity and lattice thermal conductivity of InSb between 300 K and 770 K. We found that Ga alloying simultaneously reduced the lattice thermal conductivity and optimized the weighted mobility of InSb. The lattice thermal conductivity has been analyzed using Abeles model to gain more insight on the roles of Ga in In_1-xGa_xSb(x = 0, 0.1, 0.15, 0.2) solid solution. The synergetic effect of Ga alloying on the electron and phonon transport leads to a marked enhancement in TE potential of InSb. The dimensionless figures of merit of InSb and In_0.8Ga_0.2Sb reach, respectively, 0.54 and 0.52 at 770 K.     

共轭低聚物中光生分子间电荷转移态的第一性原理研究

本文基于第一性原理中的Heyd-Scuseria-Ernzerh方法研究了单层In_1-xGa_xN的电子结构和光学性质.计算得到单层In_1-xGa_xN的能带结构和态密度（DOS）,发现随着掺杂比例的变化,体系带隙的变化范围是1.8~3.8 eV,表明通过Ga的掺杂可以实现体系带隙值的调节.并且还研究了单层In_1-xGa_xN的介电函数,折射率和吸收系数等光学性质,结果表明随着Ga掺杂浓度的增加,介电函数谱的主峰和吸收谱发生了显著的蓝移.此外,基于能带结构和态密度图谱,对单层In_1-xGa_xN的光学性质进行分析,预测这种材料独特的光学性质在纳米电子学和光学器件中会有广泛的应用.     

火焰喷雾法合成ZnO和MgxZn1－xO纳米颗粒的光学性能研究

利用火焰喷雾法成功制备了纳米级的ZnO和Mg_xZn_1-xO颗粒. 通过对样品的X射线衍射谱和场发射扫描电子显微镜照片分析，发现制备的颗粒大小较为均匀，直径在20nm左右；镁元素的掺入引起晶格常数变小. 通过透射光谱和光致发光谱的测量，发现Mg_xZn_1-xO颗粒的禁带宽度远大于ZnO颗粒的禁带宽度，同时对两组样品的紫外发光和可见发光的强度变化和发光机理进行了探讨. 关键词： 火焰喷雾 ZnO 禁带宽度 纳米颗粒     

Be掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对Be掺杂导致ZnO禁带宽度增加的机理进行了研究.通过对掺杂前后电子能带结构、总态密度以及分态密度的计算和比较,发现导带底(CBM)是由Be 2s电子与Zn 4s电子共同控制;而Be_xZn_1-xO价带顶 (VBM)始终由O 2p电子占据.随着掺杂量的增加,决定带隙宽度的CBM的位置上升,同时VBM的位置下降,从而导致了带隙的变宽,出现了蓝移现象.此外,Be掺杂会使晶胞发生压缩,这种压应变也是导致Be 关键词： 密度泛函理论 电子结构 Be掺杂ZnO