本文關(guān)鍵詞：摻雜ZnTe的第一性原理研究

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【摘要】：ZnTe屬于典型Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體,為直接帶隙,禁帶寬度為2.26eV,由于其具有禁帶寬度比較大,光子可直接躍遷和可重?fù)诫s等特征,在光電子器件的制造和太陽能電池的應(yīng)用方面具有很大的研究價(jià)值。本文利用計(jì)算機(jī)對(duì)構(gòu)建的材料模型進(jìn)行模擬計(jì)算,通過基于密度泛函理論的第一性原理平面波超軟贗勢(shì)方法對(duì)本征ZnTe,I替位Te,In替位Zn,Ag替位Zn以及不同濃度的B替位Zn和Cd/O,Al/N,Mn/O共摻雜的ZnTe結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明:1、I替位Te后,帶隙略微減小,費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入導(dǎo)帶,屬于n型摻雜,吸收帶邊出現(xiàn)紅移;In替位Zn摻雜后,帶隙增大,禁帶中出現(xiàn)一條施主雜質(zhì)能級(jí),光學(xué)吸收帶邊發(fā)生紅移,紫外區(qū)域吸收系數(shù)增強(qiáng);Ag摻雜后,禁帶寬度略微減小,在禁帶中引入雜質(zhì)能級(jí),在紫外區(qū)域吸收系數(shù)增強(qiáng),在可見光范圍內(nèi)吸收減弱;隨著B摻雜Zn Te的原子個(gè)數(shù)的增多,禁帶寬度逐漸減小,價(jià)帶頂出現(xiàn)雜質(zhì)能級(jí),在光學(xué)性質(zhì)方面表現(xiàn)為:增大了在低能端的吸收能力,3B-ZnTe摻雜后吸收曲線出現(xiàn)藍(lán)移,增強(qiáng)了在紫外區(qū)域的吸收能力。2、Cd/O共摻雜ZnTe后,晶格失配較小,晶格穩(wěn)定性較好,在價(jià)帶(VB)引入受主雜質(zhì)能級(jí),在導(dǎo)帶引入施主雜質(zhì)能級(jí),光學(xué)帶隙減小,吸收帶邊發(fā)生紅移;Al替位Zn摻雜Zn Te后,導(dǎo)帶(CB)底接近于與費(fèi)米能級(jí)(EF)重合,屬于n型摻雜,N替位Te后,費(fèi)米能級(jí)進(jìn)入價(jià)帶,屬于P型摻雜,Al/N共摻雜ZnTe后由于Al和N的協(xié)同效應(yīng)帶隙大幅度減小,光學(xué)吸收帶邊紅移;Mn/O共摻雜后,禁帶寬度增大,禁帶中出現(xiàn)多條雜質(zhì)能級(jí),很大程度上降低了電子吸收光子發(fā)生躍遷的最低能量,增大了在紅外區(qū)域的光學(xué)吸收系數(shù),由于帶隙的增大,使得在本征吸收區(qū)域的光吸收系數(shù)降低。
【關(guān)鍵詞】：第一性原理 CASTEP ZnTe 替位摻雜 電子結(jié)構(gòu) 光學(xué)性質(zhì)
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN304.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 引言9
• 1.2 ZnTe的基本性質(zhì)9-10
• 1.3 ZnTe研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 半導(dǎo)體摻雜理論11-12
• 1.5 ZnTe摻雜的研究現(xiàn)狀12
• 1.6 本文研究內(nèi)容及其意義12-14
• 第2章 理論計(jì)算方法14-18
• 2.1 引言14
• 2.2 第一性原理(First principles)介紹14
• 2.3 絕熱近似(Born-Oppenheimer)14-15
• 2.4 密度泛函理論(Density-functional theory)15-17
• 2.4.1 Hohenberg-Kohn定理15-16
• 2.4.2 Kohn-Sham方程16
• 2.4.3 局域密度近似(LDA)16-17
• 2.4.4 廣義梯度近似(GGA)17
• 2.5 計(jì)算軟件的介紹17-18
• 第3章 單摻雜ZnTe的計(jì)算18-34
• 3.1 本征ZnTe的的計(jì)算18-20
• 3.1.1 模型與計(jì)算方法18
• 3.1.2 幾何優(yōu)化18-19
• 3.1.3 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度19-20
• 3.1.4 光學(xué)性質(zhì)20
• 3.2 I替位Te摻雜ZnTe的計(jì)算20-23
• 3.2.1 計(jì)算模型及方法20-21
• 3.2.2 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度21-22
• 3.2.3 光學(xué)性質(zhì)22-23
• 3.3 In摻雜ZnTe的計(jì)算23-26
• 3.3.1 計(jì)算模型及方法23-24
• 3.3.2 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度24-25
• 3.3.3 光學(xué)性質(zhì)25-26
• 3.4 Ag摻雜ZnTe的計(jì)算26-29
• 3.4.1 計(jì)算模型26-27
• 3.4.2 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度27-29
• 3.4.3 光學(xué)性質(zhì)29
• 3.5 B摻雜ZnTe的計(jì)算29-33
• 3.5.1 計(jì)算模型29-30
• 3.5.2 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度30-32
• 3.5.3 光學(xué)性質(zhì)32-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第4章 共摻雜ZnTe的計(jì)算34-47
• 4.1 Cd/O摻雜ZnTe的計(jì)算34-39
• 4.1.1 計(jì)算模型及方法34
• 4.1.2 幾何優(yōu)化結(jié)果34-35
• 4.1.3 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度35-37
• 4.1.4 光學(xué)性質(zhì)37-39
• 4.2 Al/N共摻雜ZnTe39-43
• 4.2.1 計(jì)算模型39-40
• 4.2.2 幾何優(yōu)化結(jié)果40
• 4.2.3 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度40-42
• 4.2.4 光學(xué)性質(zhì)42-43
• 4.3 Mn/O共摻雜ZnTe的計(jì)算43-46
• 4.3.1 計(jì)算模型及方法43
• 4.3.2 能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度43-45
• 4.3.3 光學(xué)性質(zhì)45-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻(xiàn)48-51
• 致謝51-52
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文52

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本文編號(hào)：1036334