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Mg、H掺杂ZnO的第一原理的研究.pdf43页
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东北师范大学
硕士学位论文
Mg、H掺杂ZnO的第一原理研究
姓名:王强英
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:徐长山
ZnO是一种六角纤锌矿结构的直接带隙宽禁带半导体材料,室温下其禁带宽度为
eV,激子束缚能高达60meV,具有优良的光电性质。ZnO发光机理和导电机理都
和其中的缺陷或杂质有密切的关系。在本论文中,主要利用基于密度泛函理论的第一性
原理方法对Mg和H掺杂的ZnO的微结构和电子结构进行理论研究,并结合实验数据
对氧化锌可见区发光的机制进行了研究。
利用第一性原理方法研究了Mg掺杂对ZnO能带结构的影响,发现Mg的掺入使得
ZnO的禁带宽度增大,其原因是Mg掺入后,使得ZnO的导带底向高能端移动,而价
带顶的位置没有明显变化,所以通过Mg掺杂可以起到单独对ZnO导带底的能量进行调
节的作用。以这一结果为指导,在实验上利用溶胶凝胶技术成功的制备出了Mg掺杂的
ZnO纳米粒子,吸收光谱和发射谱的结果显示Mg的掺入使得ZnO的禁带宽度明显增
大,这是导带边向高能端发生了移动的结果,而与此同时,ZnO的绿光发射峰的峰位却
没有变化,这说明ZnO的绿光发射应归因于电子从深能级向价带跃迁的结果。
ZnO通常为11型导电材料,P型掺杂不易获得。传统上认为n型导电的机理源自ZnO
的本征缺陷,但经过理论计算发现,没有一种本征缺陷表现为稳定的浅施主并能提供有
效的载流子浓度。我们对有H存在的ZnO中的缺陷和杂质进行了研究,发现Vo+H的
缺陷复合体的形
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