Au-N共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,结合广义梯度近似(GGA)研究了Au、N共掺杂纤锌矿ZnO的能带结构、电子态密度,以及复介电函数、光学吸收等光学性质,并与本征ZnO和N掺杂ZnO情况进行了对比.计算结果表明Au、N共掺杂ZnO仍是直接带隙半导体材料,掺杂后ZnO的带隙收缩,价带展宽.在价带顶电子密度分布较N掺杂ZnO情况的局域性减弱,更有利于获得p型ZnO.与未掺杂ZnO相比,介电函数和吸收系数在可见和紫外区域得到显著增强.     

Cr掺杂AlN半导体电磁性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)下分别计算了无掺杂和掺杂过渡金属Cr原子的AlN半导体的电磁性质,结果表明,掺杂后AlN由半导体转变为半金属,并具有较宽的半金属能隙.当掺杂浓度为25%、12.5%、5.6%时,半金属能隙分别为0.8eV、1.1eV、1.2eV.以掺杂浓度为12.5%的Cr-AlN(2×2×1)为例,详细分析了其能带结构、态密度分布和电子布居数以及磁矩等.     

一维ZnO纳米结构掺杂的研究进展

一维ZnO纳米结构,具有宽带隙半导体性、压电性、室温下大激子束缚能、各向异性、低维结构等特性,故被广泛深入地研究应用于诸多领域。采用各种途径生长的形貌丰富的一维ZnO纳米结构,被广泛应用于纳米发电机、太阳能电池、光电化学分解水、发光二极管、激光器、气体敏感器件、自旋电子器件等领域。然而,本征一维ZnO纳米结构还存在很多缺点,限制其应用范围。通过掺杂可以增强或赋予其某些特殊功能,近年来一维ZnO纳米结构掺杂引起研究者的极大关注。从掺杂类型的角度出发,综述了近年来国内外一维ZnO纳米结构掺杂方面的研究进展,包括n型、p型、稀磁半导体以及其它掺杂,讨论了一维ZnO纳米结构掺杂存在的主要问题,并对进一步研究与开发提出展望。     

p型ZnO掺杂及其发光器件研究进展与展望

ZnO是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽带隙半导体,具有很多优异的的光电性能.但一般制备出的ZnO薄膜材料均是n型,很难实现p型的掺杂.ZnO的p型掺杂是实现其光电器件应用的关键技术,也是目前ZnO研究的关键课题.目前在p型ZnO的掺杂理论和实验方面都有很大的进展,对此进行了详细的分析与论述,并且展望了p型ZnO薄膜制备的前景.     

基于ZnO半导体纳米线膜的声表面波型紫外探测器

针对传统半导体光电探测器件结构的宽带隙半导体紫外探测器可测信号弱的问题,提出了一种基于ZnO纳米线膜的声表面波型紫外探测器.该探测器利用ZnO纳米线膜的强紫外光电响应特性和声表面波器件的灵敏的声电相互作用机制,将采用高纯锌粉的热蒸发氧化工艺制备的纤锌矿型ZnO纳米线制作在已有声表面波小波传感器上.利用光致发光谱研究发现,由于低维激子限域效应和表面效应,所制作ZnO纳米线敏感膜中的紫外光电效应优于外延ZnO半导体薄膜;同时,基于ZnO纳米线膜的声表面波式紫外探测器在紫外光辐照下该探测器的中心频率减小,损耗增大.实验研究表明该器件能够实现长波紫外光的高灵敏度探测.     

过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体的发光特性

ZnO是一种宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体,具有良好的光电耦合特性和稳定性,在光、电、磁功能集成等新型器件方面可获得重要应用.近来的研究表明,过渡金属掺杂的ZnO基半导体有望成为实现高居里温度稀磁半导体的候选材料,是目前研究的热点.总结了近几年人们在Fe、Co、Ni、Cu、Mn等过渡金属掺杂的ZnO基稀磁半导体的发光特性研究结果,讨论了过渡金属掺杂后ZnO中观察到的可见发光机制,分析认为过渡金属掺杂ZnO的可见光发射主要与这些发光过渡金属引入后所产生的缺陷有关,而紫外发光峰的变化则与过渡金属掺入后ZnO晶体质量与禁带宽度的改变相关.     

Sn掺杂Ga_(1.375)In_(0.625)O_3透明导电氧化物的第一性原理计算

用第一性原理计算了Sn替位Ga1.375In0.625O3化合物的Ga原子(Ga1.25In0.625Sn0.125O3)和Sn替位Ga1.375In0.625O3化合物的In原子(Ga1.375In0.5Sn0.125O3)的结构、电子能带和态密度。Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体材料比Ga1.375In0.5Sn0.125O3材料具有大的晶胞体积和强的Sn-O离子键。在Sn掺杂Ga1.375In0.625O3半导体中,Sn原子优先取代In原子。Sn掺杂Ga1.375In0.625O3半导体显示n型导电性,杂质能带主要由Sn 5s态组成。Ga1.375In0.5Sn0.125 O3半导体的光学带隙大于Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体的光学带隙。Ga1.25In0.625 Sn0.125 O3具有小的电子有效质量,Ga1.375In0.5Sn0.125O3具有多的相对电子数。     

纤锌矿结构ZnO的准粒子能带结构(英文)

理论上对ZnO能带的计算一般采用局域密度近似(LDA),而该方法得到的带隙结果却被严重的低估了.在本文中,我们在密度泛函理论的LDA近似的框架下,通过第一性原理GW近似(GWA)对ZnO的能带进行了修正.在LDA和GWA计算中,将Zn3d电子作为价电子,LDA结果表明ZnO是一种直接带隙半导体,同时讨论了LDA和GWA计算得到的能带之间的差异.     

掺杂Nd对ZnO电子结构和光学性质的影响

研究分析了Nd掺杂对ZnO体系的电子结构和光学性质的影响;根据密度泛函理论(DFT),采用第一性原理平面波超软赝势方法,对Nd掺杂的ZnO晶体结构进行几何优化,并计算体系的能带结构、总态密度、分波态密度、光学性质;结果表明,掺杂后体系晶格常数增大,带隙变宽,费米能级进入导带,介电常数、吸收系数发生较大变化;Nd是一种有效的ZnO体系施主掺杂元素;Nd的掺入提高了ZnO体系的导电性能,改善了光学性能。     

碳纳米管非金属掺杂对结构和性能影响的研究

通过讨论氮、硼、硅、氟等非金属原子掺杂的碳纳米管,对场电子发射特性的影响。介绍了掺杂在场电子发射、能源电池、气体传感器等领域的研究和应用。掺杂可以增加碳纳米管的缺陷,改变其电子结构。掺杂可使碳纳米管转变为n型半导体或是金属性导体,将提高场发射性能。同时,掺杂亦可使碳纳米管向P型半导体转变,这将不利于场发射性能改善。当场发射性能随着掺杂浓度升高而提高时,存在最佳掺杂浓度值,一旦超出,则场发射性能逐渐下降。因此,研究碳纳米管非金属掺杂具有重要的应用价值。