文献类型：期刊文章

作　　者：侯清玉[1] 曲灵丰[1] 赵春旺[1,2]

机构地区：[1]内蒙古工业大学理学院物理系,呼和浩特010051 [2]上海海事大学文理学院,上海201306

出　　处：《物理学报》

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61366008;11272142);教育部"春晖计划";内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:NJZZ13099)资助的课题~~

年　　份：2016

卷　　号：65

期　　号：5

起止页码：288-295

语　　种：中文

收录情况：BDHX、BDHX2014、CAS、CSCD、CSCD2015_2016、EI(收录号：20161302154901)、IC、INSPEC、JST、RCCSE、SCI-EXPANDED(收录号：WOS:000377772000035)、SCIE、SCOPUS、WOS、ZGKJHX、ZMATH、核心刊

摘　　要：与本文相近的Al-2N掺杂量的范围内,对ZnO掺杂体系吸收光谱分布红移和蓝移两种实验结果均有文献报道,但是,迄今为止对吸收光谱分布尚未有合理的理论解释.为了解决该问题,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势方法,用第一性原理构建了两种不同掺杂量的Zn_(0.98148)Al_(0.01852)O_(0.96296)N_(0.03704)和Zn_(0.96875)Al_(0.03125)O_(0.9375)N_(0.0625)超胞模型.在几何结构优化的基础上,对模型能带结构分布、态密度分布和吸收光谱分布进行了计算.计算结果表明,在本文限定的掺杂量范围内,Al-2N掺杂量越增加,掺杂体系的体积越减小,体系总能量越升高,体系稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难;所有掺杂体系均转化为简并p型化半导体,掺杂体系最小光学带隙均变窄,吸收光谱均发生红移;同时发现掺杂量越增加,掺杂体系最小光学带隙变窄越减弱,吸收光谱红移越减弱.研究表明:要想实现Al-2N共掺在ZnO中最小光学带隙变窄、掺杂体系发生红移现象,除了限制掺杂量外,尺度长短也应限制;其次,Al-2N掺杂量越增加,掺杂体系空穴的有效质量、浓度、迁移率、电导率越减小,掺杂体系导电性能越减弱.计算结果与实验结果的变化趋势相符合.研究表明,Al-2N共掺在ZnO中获得的新型半导体材料可以用作低温端的温差发电功能材料.

关 键 词：Al-2N掺杂ZnO  吸收光谱 导电性能 第一性原理

分 类 号：O469] O483]