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Be掺杂ZnO的电学、光学性质及ZnO复合缺陷研究

白雪  
【摘要】: ZnO是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带( Eg=3.37 eV )直接带隙半导体材料,其晶体结构有三种:六角纤锌矿结构( wurtzite )、闪锌矿结构( zinc blende )和四方岩盐矿结构( rocksalt ),常温常压下的稳定相是六角纤锌矿结构,激子束缚能高达60 meV,保证了其在室温下较强的激子发光。利用ZnO的光电特性,可以用来制备紫外光探测器和发光二极管等。由于p型ZnO材料难以获得,使得ZnO的应用范围受到很大限制。因此,如何制备p型ZnO是一个备受关注的重要课题。 本论文所使用的软件是Material Studio4.4,简称MS4.4。它可以解决当今化学以及材料工业中的一系列重要问题。本文工作主要是采用Castep计算模块完成的,它采用密度泛函理论模拟很大一类材料固体、界面和表面的性质。Castep基于总能量的平面波赝势理论,运用原子数目和种类来预测包括晶格参数、分子对称性、结构性质、能带结构、固态密度、电荷密度、波函数和光学性质。高效并行版本可以模拟包含数百原子的大体系。 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对纤锌矿ZnO进行收敛性测试,从而选取合适的参数并运用GGA方法来研究纤锌矿ZnO掺杂Be的电学性质和光学性质。由于ZnO中的本征缺陷比较多,而本征缺陷的存在造成了ZnO的p型转化的困难。因此,有必要对本征缺陷本身进行研究,这样,可以为更好的实现ZnO的p型转化提供理论依据,因而了解本征点缺陷的机制对于半导体的运用具有至关重要的意义。在这篇论文中我们运用局域密度近似(LDA)计算纤锌矿氧化锌本征缺陷(主要研究Vo)的形成能,以及研究了ZnO晶体中分别含有Vo + H、MgZn + Vo + H复合缺陷晶体的性质。


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