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相似文献
 共查询到19条相似文献,搜索用时 109 毫秒
1.
李万俊  方亮  秦国平  阮海波  孔春阳  郑继  卞萍  徐庆  吴芳 《物理学报》2013,62(16):167701-167701
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag-N共掺杂ZnO体 系以及间隙N和间隙H掺杂p型ZnO: (Ag, N)体系的缺陷形成能和离化能进行了研究. 结果表明, 在AgZn和NO所形成的众多受主复合体中, AgZn-NO受主对不仅具有较低的缺陷形成能同时其离化能也相对较小, 因此, AgZn-NO受主对的形成是Ag-N共掺ZnO体系实现p型导电的主要原因. 研究发现, 当ZnO: (Ag, N)体系有额外间隙N原子存在时, AgZn-NO受主对容易与Ni形成AgZn-(N2)m O施主型缺陷, 该施主缺陷的形成降低了Ag-N共掺ZnO的掺杂效率因而不利于p型导电. 当间隙H引入到ZnO: (Ag, N)体系时, Hi易与AgZn-NO受主对形成 受主-施主-受主复合结构(AgZn-Hi-NO), 此复合体的形成不仅提高了AgZn-NO受主对在ZnO中的固溶度, 同时还能使其受主能级变得更浅而有利于p型导电. 因此, H辅助Ag-N共掺ZnO可能是一种有效的p型掺杂手段. 关键词: p型ZnO 缺陷形成能 受主离化能 第一性原理  相似文献   

2.
万文坚  姚若河  耿魁伟 《物理学报》2011,60(6):67103-067103
从能带结构和态密度分析了黄铜矿CuAlS2的电子结构.对比未掺杂CuAlS2,从晶体结构、电子结构、电荷密度分布讨论了Mg和Zn替位Al掺杂对CuAlS2的影响.结果表明:Mg和Zn掺杂CuAlS2都导致晶格常数增大,Mg掺杂晶胞体积增大更多;掺杂在价带顶引入受主态,形成p型电导;Mg掺杂比Zn掺杂的受主能级电离能略小;而Zn掺杂CuAlS2体系总能更低,晶格结构更稳定. 关键词: 2')" href="#">CuAlS2 p型掺杂 电子结构 能带结构  相似文献   

3.
郑树凯*  吴国浩  刘磊 《物理学报》2013,62(4):43102-043102
利用基于密度泛函理论的第一性原理对不同P掺杂形式(P替位Ti, P替位O, 间隙P)的锐钛矿相TiO2的晶格常数、电荷布居、能带结构、分态密度和吸收光谱进行了计算. 结果表明, P替位Ti时, TiO2体积减小, P替位O和间隙P的存在使TiO2的体积膨胀; 替位Ti的P和间隙P均有不同程度的氧化, 而替位O的P带有负电荷. 三种P掺杂形式均导致锐钛矿相TiO2禁带宽度的增大, 并在TiO2禁带之内引入了掺杂局域能级. P掺杂导致TiO2禁带宽度增大的程度依次为: 间隙P>P替位Ti>P替位O. 吸收光谱的计算结果表明, P替位Ti并不能增强TiO2的可见光吸收能力, 但间隙P的存在大幅提高了TiO2的可见光光吸收能力, 间隙P有可能是造成实验上P掺杂增强锐钛矿相TiO2光催化活性的重要原因. 关键词: P掺杂 2')" href="#">锐钛矿相TiO2 第一性原理  相似文献   

4.
马丽莎  张前程  程琳 《物理学报》2013,62(18):187101-187101
基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法, 计算了Zn吸附到TiO2(101)清洁表面、含有氧空位(VO)的缺陷表面以及既含有氧空位(VO)又含有羟基(-OH)表面的能量、Mulliken重叠布居数以及电子结构, 并找到了Zn在每种表面的最稳定结构(分别为模型(c), 模型(aI)以及模型(aII)). 通过对三种表面稳定结构的分析、对比发现: 首先, Zn原子吸附到清洁TiO2(101)表面上, 主要与表面氧相互作用, 形成Zn–O共价键; 其次, 当Zn原子吸附到缺陷表面时, 吸附能减小到-1.75 eV, 说明Zn更容易吸附到氧空位上(模型(aI)); 最后, 纵观表面模型的能带结构以及态密度图发现, -OH的引入并没有引进新的杂质能级, Zn吸附此表面, 即Zn-TiO2-VO-OH, 使得禁带宽度缩短到最小(1.85 eV), 从而有望提高TiO2的光催化活性. 关键词: 密度泛函理论 氧空位 羟基 Zn原子  相似文献   

5.
程兴旺  李祥  高院玲  于宙  龙雪  刘颖 《物理学报》2009,58(3):2018-2022
采用溶胶-凝胶法制备出具有室温铁磁性的Co掺杂的ZnO稀磁半导体材料. 通过对样品的结构、磁性和发光特性的研究发现,样品具有室温铁磁性,并发现其铁磁性源于磁性离子对ZnO中Zn离子的取代. 对不同温度制备的样品的磁性以及其发光特性的变化研究发现,样品的铁磁性与样品中锌间隙位(Zni)缺陷的密度有关. 关键词: ZnO 稀磁半导体 铁磁性  相似文献   

6.
胡小颖  田宏伟  宋立军  朱品文  乔靓 《物理学报》2012,61(4):47102-047102
利用密度泛函理论, 计算了本征ZnO, Li-N共掺杂ZnO及Li-2N共掺杂ZnO的电子结构. 计算结果表明, Li-N及Li-2N共掺杂ZnO体系的Fermi能级均不同程度地进入价带顶, 并在Fermi能级附近形成浅的受主能级, 这说明, Li, N原子共掺杂可获得稳定的p型ZnO;与Li-N掺杂ZnO体系相比, Li-2N掺杂ZnO体系进一步提高了体系的载流子浓度, 更有利于获得p型ZnO.  相似文献   

7.
电力设备的安全运行很大程度上取决于避雷器的过电压保护水平, ZnO压敏电阻因具有优异的非线性伏安特性而广泛应用于电力系统避雷器的核心元件.为了从微观结构上了解ZnO压敏电阻的电学性能,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理对含有锌填隙Zni与氧空位Vo缺陷的ZnO/β-Bi2O3界面进行分析计算,并研究其在不同外电场下的相关电学性质.计算结果表明,弛豫后氧空位Vo缺陷发生迁移.在外电场的作用下,填隙Zn离子向界面处偏移,界面能在电场强度超过0.1 V/?后快速升高,界面之间的相互作用力变大,层间距减小,体系导电性迅速增强.采用差分电荷密度、功函数以及Bader电荷分析方法,计算出了界面处的势垒高度,证实了内建电场是ZnO压敏电阻具有非线性伏安特性的重要原因.采用态密度分析的方法,分析了原子轨道能级、陷阱能级以及能隙等微观参数对ZnO压敏电阻宏观导电性能的影响.本工作通过调控外电场的强度对含有缔合缺陷的ZnO/β-Bi2O3界面不同电气参...  相似文献   

8.
王延峰  张晓丹  黄茜  杨富  孟旭东  宋庆功  赵颖 《物理学报》2013,62(24):247802-247802
采用脉冲直流磁控溅射技术与基于密度泛函理论的平面波赝势方法对B掺杂ZnO (BZO)薄膜进行了研究. 以B2O3:ZnO陶瓷靶为溅射靶材,制备了低电阻率、可见和近红外光区高透过率的BZO薄膜. 系统地研究了衬底温度对BZO薄膜的结构、光电特性的影响. 结果表明:适当的增加衬底温度可以促进BZO薄膜结晶质量改善,晶粒尺寸增加,迁移率增大,电阻率降低. 在200 ℃时制备了电阻率为7.03×10-4 Ω·cm,400–1100 nm平均透过率为89%的BZO薄膜. 理论模拟结果表明:在BZO薄膜中,以替位方式掺入的B (BZn)的形成能最低,B主要以替位形式掺入ZnO,其次分别为八面体间隙(BIO)和四面体间隙(BIT)的掺杂方式. B 掺入后,费米能级穿过导带,材料表现出n型半导体特性,光学带隙展宽,导电电子主要来源于B 2p,O 2p及Zn 4s电子轨道. 关键词: BZO薄膜 第一性原理计算 磁控溅射 太阳电池  相似文献   

9.
路广霞  张辉  张国英  梁婷  李丹  朱圣龙 《物理学报》2011,60(11):117101-117101
采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,研究了LiNH2缺陷及其掺杂原子交互作用对其释氢影响.通过对其进行优化求得它们的局域最稳定结构并计算了含间隙H原子缺陷的LiNH2及其掺杂合金的结合能、间隙缺陷形成能、态密度和电荷布居.结果表明: 系统结合能不能反映LiNH2及其掺杂合金的释氢性质;平衡时,LiNH2中有一定的间隙氢原子存在,Mg,Ti掺杂使形成能大大降低,大大增大了间隙氢的浓度. 间隙H原子在带隙引入了缺陷能级使带隙大大减小,提高释氢能力.间隙H原子导致[NH2]-中N-H原子间相互作用减弱,容易释氢.间隙H与[NH2]-中N存在共价作用,可以解释LiNH2释氢反应中NH3的放出.当存在掺杂时,N-H键的键强不均衡,部分较弱,部分较强,较弱的N-H键中H容易放出. 关键词: 储氢材料 第一性原理 缺陷 释氢机理  相似文献   

10.
祁宁  王元为  王栋  王丹丹  陈志权 《物理学报》2011,60(10):107805-107805
利用正电子湮没技术研究了10 at.% Co掺杂的Co3O4/ZnO纳米复合物中退火对缺陷的影响. 利用X射线衍射(XRD)测量了Co3O4/ZnO纳米复合物的结构和晶粒尺寸. 随着退火温度升高,Co3O4相逐步消失,ZnO晶粒尺寸也有显著增加. 经过1000 ℃以上退火后,Co3O4相完全消失,并出现了CoO的岩盐结构. 正电子湮没寿命测量显示出Co3O4 /ZnO纳米复合物中存在大量的Zn空位和空位团. 这些空位缺陷可能存在于纳米复合物的界面区域. 当退火温度达到700 ℃后Zn空位开始恢复,空位团也开始收缩. 900 ℃以上退火后,所有空位缺陷基本消失,正电子寿命接近ZnO完整晶格中的体态寿命值. 符合多普勒展宽谱测量也显示Co3O4 /ZnO纳米复合物经过900 ℃以上退火后电子动量分布与单晶ZnO基本一致,表明界面缺陷经过退火后得到消除. 关键词: ZnO 界面缺陷 正电子湮没  相似文献   

11.
Li掺杂ZnO薄膜的导电和发光特性   总被引:5,自引:5,他引:0       下载免费PDF全文
通过将含有原子数分数为2%锂的Zn-Li合金薄膜和金属锌薄膜在500℃氮气氛中退火2h,然后在700℃氧气氛下退火1h的方法分别制备出ZnO:Li和ZnO薄膜。Hall效应测量表明,其导电类型分别为p型和n型。通过He-Cd激光器的325nm线激发,测量了样品室温和低温(12K)光致发光光谱,并根据ZnO:Li薄膜的低温发光光谱特征,计算出Li相关受主能级位于价带顶137meV处。  相似文献   

12.
利用第一原理计算以及杂化密度泛函方法研究了锂掺杂氧化锌的各种缺陷态的电子结构,并通过缺陷形成能考察其在不同气氛中的能量稳定性. 计算结果表明,在通常的气氛条件下,锂离子占据间隙位置和锂离子替换锌离子形成的复合缺陷具有最低的形成能. 锂掺杂氧化锌中,复合缺陷对的形成使氧化锌很难实现p型导电. 然而,当气氛从富锌环境转变到极端氧环境时,锂替代锌离子的缺陷将更加稳定,其形成能将低于锂间隙和锂替代锌复合缺陷的形成能. 因此,锂掺杂氧化锌可以通过在氧气氛中生长,或在富含氧气气氛中退火得到有效的p型电导.  相似文献   

13.
吴静静  唐鑫  龙飞  唐壁玉 《物理学报》2017,66(13):137101-137101
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(1230)孪晶界中V_(Zn)-N_O-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(1230)孪晶界中,N掺杂后会与锌空位(V_(Zn))、氢填隙(Hi)等点缺陷结合,进而形成V_(Zn)-N_O-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V_(Zn)-N_O-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(N_O)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V_(Zn)-N_O-H可能成为N掺杂ZnO材料的p型导电的来源之一.  相似文献   

14.
Zinc oxide(ZnO) is a compound semiconductor with a direct band gap and high exciton binding energy.The unique property,i.e.,high efficient light emission at ultraviolet band,makes ZnO potentially applied to the short-wavelength light emitting devices.However,efficient p-type doping is extremely hard for ZnO.Due to the wide band gap and low valence band energy,the self-compensation from donors and high ionization energy of acceptors are the two main problems hindering the enhancement of free hole concentration.Native defects in ZnO can be divided into donor-like and acceptorlike ones.The self-compensation has been found mainly to originate from zinc interstitial and oxygen vacancy related donors.While the acceptor-like defect,zinc vacancy,is thought to be linked to complex shallow acceptors in group-VA doped ZnO.Therefore,the understanding of the behaviors of the native defects is critical to the realization of high-efficient p-type conduction.Meanwhile,some novel ideas have been extensively proposed,like double-acceptor co-doping,acceptor doping in iso-valent element alloyed ZnO,etc.,and have opened new directions for p-type doping.Some of the approaches have been positively judged.In this article,we thus review the recent(2011-now) research progress of the native defects and p-type doping approaches globally.We hope to provide a comprehensive overview and describe a complete picture of the research status of the p-type doping in ZnO for the reference of the researchers in a similar area.  相似文献   

15.
CVD两步法生长ZnO薄膜及其光致发光特性   总被引:4,自引:4,他引:0       下载免费PDF全文
用CVD两步法在常压下于p型Si(100)衬底上沉积出具有较好择优取向的多晶ZnO薄膜。在325nm波长的光激发下,室温下可观察到显著的紫外光发射(峰值波长381nm)。高温退火后氧空位缺陷浓度增加,出现了一个450~600nm的绿光发光带,发光峰值在510nm。作为比较,用一步法生长的ZnO薄膜结晶质量稍差。在其PL谱中不仅有峰值波长389nm的紫外发射而且还出现了一个很强的蓝光发光中心(峰值波长437nm),退火后同样产生绿光发光带。对这两种绿光发光带的发光机制进行了研究,认为前者源于VO,而后者与OZn有密切的关系。  相似文献   

16.
p型K:ZnO导电机理的第一性原理研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
基于密度泛函理论,利用局域密度近似的第一性原理平面波赝势方法,对掺K以及含有氢填隙(Hi)、氧空位(VO)、锌填隙(Zni)和锌空位(VZn)的K:ZnO电子结构分别进行了研究.结果表明,1) 单独掺K可引入浅受主,但系统总能增高;2) K与H共掺可降低系统总能,提升稳定性;3) VO在K+H:ZnO中的形成比Zni困难得多,二者都是 关键词: 氧化锌 p型 第一性原理 电子结构  相似文献   

17.
The formation of single defects and defect complexes are investigated in Li, N co-doped ZnO by the first-principles plane wave method with projector augmented wave (PAW) pseudo-potential technology. We find that: (i) p-type conductivity could be achieved in single Li doped ZnO under an O-rich condition, since the formation energy of LiZn acceptor is much lower than the interstitial Lii; (ii) the dual-acceptor complex LiZn-NO is unlikely to form, and the good p-type conductivity is mainly attributed to the LiZn acceptor, even in Li, N co-doped ZnO; (iii) the additional introduction of N may help compensate the single Lii donor defects under certain growth conditions, but its role in the p-type conductivity in ZnO remains to be clarified. PACS 71.15.Mb; 73.61.Ga; 71.15.Nc; 71.20.Nr; 71.55.Gs  相似文献   

18.
莫曼  曾纪术  何浩  张喨  杜龙  方志杰 《物理学报》2019,68(10):106102-106102
研制开发新型的光电材料对促进社会经济发展具有重要的科学意义和实用价值.利用宽禁带CuInO_2铟基材料实现全透明光电材料是目前深入研究的热点.通过基于密度泛函的第一性原理计算方法,本文计算出掺杂元素Mg, Be, Mn在CuInO_2的形成能.计算结果表明,施主类缺陷(如掺杂元素替代Cu原子或进入间隙位置)由于较高的形成能和较深的跃迁能级,很难在CuInO_2材料中出现N型导电;而受主缺陷中,在氧原子化学势极大的情况下, Mg原子替代In能成为CuInO_2理想的受主缺陷.计算结果可为制备性能优异的CuInO_2材料提供指导.  相似文献   

19.
This paper presents the structural and optical properties of the as-prepared and lithium-doped ZnO at different percentages of Li incorporation (5%–15%) in ZnO. Effect of doping with various percentages of Li at a particular annealing temperature of 600 C is studied. The samples are characterized by X-ray diffraction, absorption spectroscopy, photoluminescence and Raman spectroscopy. The X-ray diffraction and micro-Raman spectroscopy confirm that the lithium substituted zinc and retains the wurtzitic structure of the lattice. Such substitutional Li in ZnO gives rise to shallow acceptor levels and contributes to the p-type conductivity. From the results of the absorption spectroscopy we observed the evidence of shallow levels upon doping and we also determined the bandgap of the materials which is found to be 3.36 eV. Photoluminescence studies reveal that no deep level is formed. The electrical measurements show that the Li-doped samples are p-type in nature and this is due to substitutional Li.  相似文献   

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