Ag掺杂ZnO的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO的几何结构、杂质形成能和电子结构进行了比较系统的研究.研究表明,掺Ag导致晶格膨胀;在ZnO晶格中,杂质Ag最可能以替代Zn位出现,此时将形成一个深受主能级.文中的计算结果与其他研究者的实验结果相吻合.     

Ga Al In掺杂ZnO电子结构的第一性原理计算

计算了Ga、Al、In掺杂ZnO体系电子结构,分析了掺杂对ZnO晶体的结构、能带、电子态密度、差分电荷分布的影响。所有计算,都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法。计算结果表明:在导带底引入了大量由掺杂原子贡献的导电载流子(Ga:2.57×1021cm–3;Al:2.58×1021cm–3;In:2.53×1021cm–3),明显提高了体系的电导率。同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料。     

C掺杂ZnO电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C掺杂纤锌矿ZnO的电子结构。结果表明,C代Zn位属于n型掺杂,且可使系统由直接带隙半导体变为间接带隙半导体;C代O位可产生受主能级,使系统实现p型转变;两种情况共存时,C代Zn位对C代O位有补偿作用,对系统的p型转变不利。     

Ag掺杂ZnO/GaN异质结可见光吸收特性的第一性原理

ZnO/GaN异质结带隙宽度较宽,制约了对可见光的吸收。为研究Ag对ZnO/GaN异质结可见光吸收的影响,在(1-100)非极性面上构建GaN/ZnO异质结,并用Ag分别取代不同位置的Zn和Ga原子,采用第一性原理计算Ag掺杂对ZnO/GaN异质结稳定性、电子结构、光学性质和带边位置的影响。研究结果表明：Ag掺杂ZnO/GaN异质结形成能为负值,结构稳定;Ag置换Zn和Ga使带隙宽度由2.93 eV分别减小至2.7 eV和2.3 eV,吸收系数和光电导产生红移,有利于可见光的吸收,Ag掺杂ZnO/GaN异质结具有良好的光催化活性。     

Mg掺杂ZnO电子结构与压电性能的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法研究了掺杂不同Mg（r(Mg),摩尔比）的ZnO材料的电子结构与压电性能。研究发现,随着r(Mg)的增加,ZnO晶格常数c与a的比值（c/a）减小,材料禁带宽度增大。当r(Mg)=0.3时,其带隙达到最大值（为1.493 eV）。态密度与差分电荷密度计算结果表明,其带隙增大的原因是导带中Zn-3d态向高能端移动。Mg的引入有助于提升ZnO材料的压电性能,其压电系数从本征的1.302 72 C/m²提升至1.355 88 C/m²,压电系数的提高可能来源于四方因子c/a数值减小引起的结构畸变。     

Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论(DFT)第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质.计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大.这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂最x的增加向高能端移动.光学介电函数虚部计算结果表明:在2.0,6.76eV位置随掺杂浓度的增加蜂形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰彤逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构Beo的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

Sb掺杂SrTiO3电子结构的第一性原理计算

计算了Sb掺杂SrTi1-xSbxO3(x=0,0.125,0.25,0.33)体系电子结构,分析了掺杂对SrTiO3晶体的结构、能带、态密度、分波态密度的影响.所有计算都是基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:体系的导电性与掺杂浓度有关,Sb掺杂在母体化合物SrTiO3中引入了大量的传导电子,费米能级进入导带.当Sb掺杂浓度x=0.125时,体系显示金属型导电性.同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料.     

Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论（DFT）第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质. 计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大. 这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂量x的增加向高能端移动. 光学介电函数虚部计算结果表明：在2.0, 6.76eV位置随掺杂浓度的增加峰形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰形逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构BeO的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

First-Principles Studies of Metal (111)/ZnO{0001} Interfaces

The atomic and electronic structures for various metal (111)/ZnO{111} interfaces were studied by first-principles calculations based on density functional theory. The Schottky barrier heights (SBHs) were evaluated for Al, Ag, and Au/ZnO interfaces. SBHs at metal/ZnO polar interfaces were found to be very sensitive to the specific interface chemical bonding. Interface metal-zinc bonding tends to give Ohmic contacts, while the contribution of metal-oxygen bonds depends on the specific metal: simple metals gives Ohmic contacts whereas noble metals gives Schottky-like behavior. We discussed the implications of these results for controlling the formation of metal/ZnO contacts.     

Ag掺杂浓度对ZnO纳米花荧光增强的影响

采用水浴与光照相结合的方法制备了Ag/ZnO纳米复 合结构,研究了不同Ag掺杂浓度对 ZnO发光强度的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和光致发光 (PL)光谱对Ag/ZnO纳米复合物的结构、形貌和光学性能进行了研究。SEM表明,由水浴法制 得的ZnO纳米花结构长约1.0μm,直径为200nm左右。XRD结果显示,Ag掺杂后Ag/ZnO 纳米复合结构衍射峰的强度都增强,当掺杂浓度为0.153wt%时,在38.28°出现了Ag₂O的衍射峰。PL表明,Ag浓度极大影响了ZnO紫外发光强度。当Ag的掺杂 浓度为0.051wt% 时,Ag/ZnO纳米复合结构具有最强的紫外发射强度,同未掺杂的ZnO相比,紫外发光强度提 高了11倍。研究结果表明,利用Ag纳米颗粒的局域表面等离子共振(LSPR)特性增强了ZnO纳 米结构的荧光强度,从而提高了荧光检测的灵敏度。     

Ag、P掺杂ZnS的电子结构和光学性质的研究

利用密度泛函理论中的第一性原理计算掺杂Ag、P的ZnS材料,对掺杂Ag、P前后ZnS超晶胞的电子结构以及光学性质进行了分析研究。计算结果表明,掺入杂质后,价带顶出现杂质能级,费米能级进入价带,导致电导率增加,P 3p态电子形成的杂质态具有一定的局域化特性,故P在ZnS中的溶解度比较低,ZnS的光学性质在可见光区有比较明显的变化,而在高能区则比较相似。掺杂后,各谱线在低能区均产生了一个新的峰。     

ZnO/Ag 纳米线复合薄膜的光电导型紫外探测器

ZnO/Ag纳米线复合薄膜紫外探测器是利用水热法在旋涂制备的Ag纳米线薄膜上生长ZnO 纳米线阵列制备得到。此紫外探测器在4.9 mW cm_-2紫外光强和1V偏压下,其明暗电流比为3100,响应恢复时间分别为3.47s和3.28s,响应度为0.25A/W,探测度为6.9×10₁₂Jones。制备和工作参数被分析以优化紫外探测器结构和性能,如ZnO 纳米线的生长时间,Ag纳米线薄膜的旋涂转速和紫外探测器的工作温度。     

稀土元素(Sm,Tm)掺杂ZnO的电学与光学性质

运用Materials Studio软件中的CASTEP子模块,借助第一性原理平面波超软赝势法,计算分析了稀土元素(Sm,Tm)掺杂ZnO前后的能带结构、态密度以及光学性质变化情况。计算结果表明,掺杂后体系的能带部分更加稠密,出现新的杂质能级,费米能级从价带顶处上移进入导带部分,出现载流子简并现象,形成简并半导体。掺杂体系显示出更强的金属性,呈现n型导电。同时定性分析了体系前后的光学吸收系数与介电函数的变化情况。     

低压高温退火对Ag掺杂ZnO薄膜性质的影响

采用电子束蒸发在n-Si(100)衬底上沉积Ag掺ZnO(ZnO:Ag)薄膜,随后在200 Pa的O<,2>气氛下分别在500、600、700和800℃退火4 h.用X射线衍射(XRD)仪、荧光光谱仪以及Van der Pauw方法测量ZnO:Ag薄膜的结构和光电学性质.结果表明,ZnO:Ag薄膜为多晶结构,且随着退火...     

Sb掺杂SrTiO3电子结构的第一性原理计算

计算了Sb掺杂SrTi1-xSbxO3(x=0,0.125,0.25,0.33)体系电子结构,分析了掺杂对SrTiO3晶体的结构、能带、态密度、分波态密度的影响.所有计算都是基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:体系的导电性与掺杂浓度有关,Sb掺杂在母体化合物SrTiO3中引入了大量的传导电子,费米能级进入导带.当Sb掺杂浓度x=0.125时,体系显示金属型导电性.同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料.