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Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究
引用本文:唐 鑫,吕海峰,马春雨,赵纪军,张庆瑜. Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究[J]. 中国物理 B, 2008, 17(2): 1066-1072
作者姓名:唐 鑫  吕海峰  马春雨  赵纪军  张庆瑜
作者单位:大连理工大学三束材料改性国家重点实验室, 大连 116024;中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心, 北京 100080;大连理工大学三束材料改性国家重点实验室, 大连 116024;大连理工大学高科技研究院, 大连 116024;大连理工大学三束材料改性国家重点实验室, 大连 116024
基金项目:国家自然科学基金 (批准号:10605009)资助的课题.
摘    要:
采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构,态密度以及分态密度的计算和比较,发现CdxZn1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据;而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加,决定带隙宽度的CBM的位置下降,同时VBM的位置上升,从而导致了带隙的变窄,出现了红移现象. 此外,Cd掺杂会使晶胞发生膨胀,这种张应变也是导致Cd

关 键 词:密度泛函理论, 电子结构, Cd掺杂ZnO

First-principles study of electronic structure for Cd-doped wurtzite ZnO
Abstract:
Using the density-functional theory (DFT) combined with the projector augumented wave (PAW) method, we have investigated the electronic structure of Cd-doped wurtzite ZnO. Analysis of the band structures, density of states (DOS) and partial density of states (PDOS) of CdxZn1-xO shows that the valence band maximum (VBM) is determined by O-2p states and the conduction band minimum (CBM) is occupied by the hybrid Cd-5s and Zn-4s orbital. The energy of CBM decreases and the energy of VBM increases with increasing Cd-doped concentrations. Both effects lead to narrowing of the band gap. Furthermore, it was found that Cd-doped can cause tensile strain in the crystal structure, which also reduces the band gap.
Keywords:density functional theory   electronic structures   Cd-doped ZnO
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