p型ZnO 电子结构 共掺杂 第一性原理 扩散

1、p型ZnO论文：高p型导电率氧化锌的设计与计算【中文摘要】半导体材料是支撑现代信息社会的基石,也是新型能源开发和利用的重要基础。ZnO作为一种新型半导材料,因具有宽带隙、高激子束缚能,而被广泛应用于太阳能电池、表面声波器件、液晶显示、气敏传感器、压敏器件等。但是,目前性能优异、稳定重复性好的p型ZnO仍未真正实现。其主要原因是:一、ZnO掺杂非对称性使p型难以实现;二、ZnO的晶格不匹配基础上的掺杂。因此,本文致力于从理论上系统地计算和设计p型ZnO。本文采用基于密度泛函(DFT)的第一性原理计算方法,着重研究了掺杂对ZnO体材料及表面缺陷对ZnO导电性影响的机制。1、研究了单掺杂对ZnO对其

2、电学性质的影响。1)对纯净ZnO的电子结构分析得出:上价带主要由Zn-d态贡献,下价带主要由O-s态贡献。而导带部分主要由Zn-s提供。2)对N单掺杂ZnO的电子结构研究发现:费米能级进入价带,在价带顶存在一定的峰值,体系呈现p型特征,但由于空穴的相互作用使得载流子局域性很强,从而降低氮的固溶度,在费米能级附近形成深受主能级,限制了载流子浓度,不利于p型ZnO的形成。3)对Zn1-xMxO(M=Sn,Y)的电子结构研究发现,掺杂体系均呈现n型特征。但是Sn掺杂ZnO体系.【英文摘要】Semiconductor materials are not only the cornerstone of

3、the modern information society support, but also are the important foundation of new energy development and utilization. Znic Oxide is a new type of semiconductor material, which has a wide band gap and high exciton binding energy, and it is widely used in solar cells, surface acoustic wave devices,

4、 liquid crystal display, gas sensors, and pressure-sensitive devices. However, it is difficult to fabricate ZnO-based optoelectronic devices which are perfo.【关键词】p型ZnO 电子结构 共掺杂 第一性原理 扩散【英文关键词】p-type ZnO electronic structure codoping first-principle diffusion【索购全文】联系Q1：138113721 Q2：139938848【目录】高p型导电

5、率氧化锌的设计与计算摘要4-6ABSTRACT6-8第1章 绪论13-221.1 引言13-141.2 ZnO 的结构和基本性质14-151.3 ZnO 的应用15-171.3.1 光电方面的应用15-161.3.2 压电方面的应用161.3.3 稀磁方面的应用161.3.4 气敏方面的应用16-171.3.5 压敏方面的应用171.3.6 纳米 ZnO 的应用171.4 ZnO 的改性研究进展及现状17-201.5 本论文的研究内容20-22第2章 第一性原理计算方法22-342.1 引言222.2 第一性原理计算方法22-252.2.1 绝热近似22-232.2.2 Hartree-Foc

6、k 近似23-252.3 密度泛函理论（DFT）25-322.3.1 密度泛函的引出252.3.2 Hohenberg-Kohn 定理25-272.3.3 Kohn-Sham 方程27-282.3.4 局域密度近似（LDA）28-292.3.5 广义梯度近似（GGA）29-302.3.6 自洽计算30-312.3.7 能带结构和态密度31-322.4 VASP 软件包功能特点32-34第3章 单掺杂对 ZnO 的电学性质的影响34-543.1 引言34-353.2 纯净ZnO 的电子结构35-373.2.1 计算模型与计算方法35-363.2.2 计算结果分析与讨论36-373.3 N 单掺杂

7、对p 型ZnO 导电性的影响37-403.3.1 计算模型及计算方法37-383.3.2 计算结果与分析38-403.4 Sn 掺杂对 ZnO 导电性的影响40-473.4.1 计算模型与计算方法403.4.2 计算结果与讨论40-473.5 Y 掺杂对 ZnO 导电性的影响47-533.5.1 计算模型与计算方法47-483.5.2 计算结果与讨论48-533.6 小结53-54第4章 共掺杂对p 型 ZnO 的电学性质的影响54-884.1 引言54-554.2 (nN，Mg)共掺杂对ZnO 导电性的影响55-664.2.1 计算模型与计算方法55-574.2.2 计算结果和讨论57-66

8、4.3 (nN，Ag)双受主共掺杂对ZnO 导电性的影响66-704.3.1 计算模型与计算方法66-674.3.2 计算结果分析与讨论67-704.4 (nN，B)共掺杂对ZnO 导电性的影响70-784.4.1 计算模型与计算方法70-724.4.2 计算结果分析与讨论72-784.5 (F，nLi)共掺杂对ZnO 导电性的影响78-854.5.1 计算模型与计算方法78-794.5.2 F-Li 共掺的情形79-814.5.3 F_O-nLi_(Zn) 共掺的情形81-854.6 各种共掺杂ZnO 的比较分析85-874.6.1 几何结构的变化情况854.6.2 中性条件下的形成能85-

9、864.6.3 导电率的比较86-874.7 小结87-88第5章 ZnO(10(1|-)0)表面缺陷及导电性影响的第一性原理研究88-1125.1 引言885.2 低指数面的表面能计算88-895.3 ZnO(10(1|-)0)表面的第一性原理研究89-945.3.1 物理模型和计算参数89-905.3.2 晶格弛豫90-915.3.3 功函数91-925.3.4 ZnO(10(1|-)0)面的电子结构92-945.4 ZnO(10(1|-)0)含空位缺陷的第一性原理研究94-1035.4.1 物理模型和计算参数945.4.2 ZnO(10(1|-)0)表面缺陷对几何结构的影响94-985.4.3 含空位表面的表面能和功函数的计算98-1015.4.4 含空位表面形成能的计算101-1025.4.5 含空位表面的电子结构102-1035.5 ZnO(10(1|-)0)面中的含本征缺陷扩散的第一性原理研究103-1105.5.1 计算方法和计算参数103-1045.5.2 表面本征缺陷可能的扩散机制1045.5.3 Zn 空位的直接扩散104-1055.5.4 Zn 间隙的直接扩散105-1065.5.5 Zn 间隙的间接扩散（