B-N共掺杂改善p型ZnO的理论分析

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对B缺陷在ZnO中的存在形式进行了理论分析,对B-N共掺杂ZnO体系的晶格结构、杂质形成能、杂质态密度及电子结构进行了系统的研究.研究表明,B缺陷在掺杂体系中主要以BZn的形式存在,这种结构会引起相应的晶格收缩;研究发现与以往的N掺杂相比,共掺结构具有更低的杂质形成能和更高的化学稳定性,因此更加适合掺杂.此外,共掺能够形成更低的受主能级,因而减小了受主的杂质电离能,提高了受主态密度;研究显示共掺结构下的杂质N原子与体相Zn原子之间的键合能力提高,受主原子得电子的能力增强,因此B-N共掺有望成为一种更为有效的p型掺杂手段.     

CdO及CdxZn1-xO化合物的结构、能量和电子性能分析

采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波超软赝势计算方法,研究了纤锌矿结构的cdxZn1-xO化合物以及CdO在纤锌矿结构、岩盐结构和闪锌矿结构的基态电子特性和体结构,分析了CdO的稳定性.通过对比纤锌矿结构、岩盐结构和闪锌矿结构CdO的内聚能,发现岩盐结构和纤锌矿结构CdO的稳定性好,闪锌矿结构相对较差;通过对CdxZn1-xO化合物在不同Cd组分下的电子结构计算,得到了较好的禁带宽度拟合结果,能带弯曲参量B=1.02 eV;通过形成能与组分关系的分析,我们认为当Cd的组分x=0.4左右时,CdxZn1-xO化合物最不稳定,容易出现相分离现象.     

Cd:O共掺杂AlN的电子结构和p型特性研究

为研究Cd：O共掺杂纤锌矿AlN的p型特性,进而揭示导致纤锌矿AlN空穴浓度增加的机理,对Cd：O共掺杂AlN进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过计算Cd_n-O（n=1,2,3,4）复合体掺杂AlN的结合能,发现Cd：O在AlN中可以稳定存在,共掺杂提高了Cd在AlN中的固溶度.分析Cd和Cd₂-O掺杂AlN体系的激活能,发现Cd₂-O的激活能比Cd减小0.21 eV,表明Cd₂-O的空穴浓度比单掺Cd大约提高 关键词： Cd：O共掺杂 纤锌矿AlN 电子结构 p型掺杂特性     

Stepping Stone Mechanism: Carrier-Free Long-Range Magnetism Mediated by Magnetized Cation States in Quintuple Layer

The long-range magnetism observed in group-V tellurides quintuple layers is the only working example of carrierfree dilute magnetic semiconductors(DMS), whereas the physical mechanism is unclear, except the speculation on the band topology enhanced van Vleck paramagnetism. Based on DFT calculations, we find a stable longrange ferromagnetic order in a single quintuple layer of Cr-doped Bi_2Te_3 or Sb_2Te_3, with the dopant separation more than 9 ?. This configuration is the global energy minimum among all configurations. Different from the conventional super exchange theory, the magnetism is facilitated by the lone pair derived anti-bonding states near the cations. Such anti-bonding states work as stepping stones merged in the electron sea and conduct magnetism.Further, spin orbit coupling induced band inversion is found to be insignificant in the magnetism. Therefore, our findings directly dismiss the common misbelief that band topology is the only factor that enhances the magnetism.We further demonstrate that removal of the lone pair derived states destroys the long-range magnetism. This novel mechanism sheds light on the fundamental understanding of long-range magnetism and may lead to discoveries of new classes of DMS.     

Supplementary Material: Stepping Stone Mechanism: Carrier-Free Long-Range Magnetism Mediated by Magnetized Cation States in Quintuple Layer

正Text A:Computational Methods and Details All calculations are performed using projected augmented wave(PAW)[1]potentials with PerdewBurke-Ernzerhof(PBE)[2]generalized gradient approximation(GGA)as implemented in Vienna ab initio simulation package(VASP)[3].The cutoff energy for plane-wave expansion was set to 350e V for     

CdO及CdxZn1-xO化合物的结构、能量和电子性能分析

采用基于密度泛函理论的第一性原理的平面波超软赝势计算方法, 研究了纤锌矿结构的CdxZn1-xO化合物以及CdO在纤锌矿结构、岩盐结构和闪锌矿结构的基态电子特性和体结构, 分析了CdO的稳定性. 通过对比纤锌矿结构、岩盐结构和闪锌矿结构CdO的内聚能, 发现岩盐结构和纤锌矿结构CdO的稳定性好, 闪锌矿结构相对较差; 通过对CdxZn1-xO化合物在不同Cd组分下的电子结构计算, 得到了较好的禁带宽度拟合结果, 能带弯曲参量B=1.02 eV; 通过形成能与组分关系的分析, 我们认为当Cd的组分x=0.4左右时, CdxZn1-xO化合物最不稳定, 容易出现相分离现象.