氧化锌基纳米材料光学性质稳定性的第一性原理研究

来源 :长春理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Melissachen
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氧化锌这种室温下具有较宽禁带(3.37eV)的II-VI族二元化合物半导体材料,具有较高的激子结合能(60meV),拥有非常独特的光电特性,使其可应用于光电子器件以及光催化、太阳能电池等多领域,开发前景非常可观,备受研究工作者们的关注。但若想实现它的应用价值,就需要我们从更深层次的多方面多角度的对其进行了解。本文采用基于密度泛函的第一性原理对氧化锌及其掺杂体系的一些微观结构和宏观性质进行了理论上的分析计算,着重于研究不同浓度不同种元素以及不同外界压力条件对氧化锌进行掺杂的光学性质的影响,对材料的电子结构和光学性质进行了系统的分析。主要内容如下:首先对本征六方纤锌矿结构氧化锌体系进行了建模,并对其晶体结构、电子结构以及光学性质进行了分析,与已有实验及理论结果相对比,证明了计算方法的正确性。其次,分析了Fe掺杂和不同浓度Co掺杂氧化锌体系的电子结构及光学性质,通过与本征态氧化锌的计算结果相对比,发现不同浓度的掺杂和不同元素的掺杂都将对其微观结构和宏观性质产生影响,几种掺杂情况的带隙均不同程度的发生改变,并分析了产生原因。最后,对含有O空位缺陷情况的氧化锌体系进行了电子结构及光学性质的分析,发现氧空位的出现使得能带展宽,介电函数谱线发生了蓝移。此外还对施加了流体静压力的氧化锌的电子和光学性质进行了分析,发现随着压力的增大带隙随之线性增长,主要原因在于施加的压力对晶格进行了压缩,晶体内部的电子结构改变,Zn-O共价键作用增强,导带以及价带发生了不同程度的移动,引起带隙变化。
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