ZnO因?yàn)槠渫昝谰w特性,在高溫和高壓下穩(wěn)定性良好。憑借著優(yōu)良的物理性能,ZnO在透明導(dǎo)電氧化物、光催化劑、光電子器件和稀磁半導(dǎo)體等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價值。過渡金屬或稀土元素?fù)诫sZnO均能夠調(diào)控其物理性能,目前已有一定科研成果。然而,過渡金屬元素Mo和稀土元素Ce摻雜使得ZnO吸收光譜分布存在紅移或藍(lán)移兩種相悖的結(jié)果,稀土元素Ce摻雜ZnO的磁性機(jī)理也頻有爭議。為了解決這些問題,本文利用Materials Studio 8.0的CASTEP模塊,基于DFT的GGA+U方法探究Mo、Ce摻雜對ZnO的光學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)性能的影響。為解決關(guān)于Mo摻雜ZnO體系吸收光譜的爭議,構(gòu)建了未摻雜ZnO、不同Mo摻雜濃度Zn_0.9583Mo_0.0417O和Zn_0.9375Mo_0.0625O超胞模型。其次,為了判斷體系的磁性特征,又構(gòu)建了三種不同Mo-Mo間距的Zn₁₄Mo₂O超胞模型。計算體系能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度分布、吸收光譜以及磁矩。研究發(fā)現(xiàn),在2.08-3.13at.... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ZnO晶體的三種結(jié)構(gòu)(a)六方纖鋅礦結(jié)構(gòu);(b)巖鹽結(jié)構(gòu);(c)立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)

三種超胞模型，模型如圖 3-1(d)所示。圖中，固定左側(cè) Mo 原子的位置，另一個 Mo取代 Zn 的位置用數(shù)字 1-3 代表。圖3-1 計算模型 (a) ZnO; (b) Zn0.9583Mo0.0417O; (c) Zn0.9375Mo0.0625; (d)不同空間有序占位 Mo 雙摻ZnO 體系 Zn14Mo2O16Fig. 3-1. Calculation model (a) ZnO; (b) Zn0.9583Mo0.0417O; (c) Zn0.9375Mo0.0625O; (d) Zn14Mo2O16withMo double-doped ZnO at various spatial arrangements

Mo0.0625O超胞的凈自旋密度分布如圖3-5所示。由圖3-5可知，Mo摻雜ZnO的總磁矩來自于自旋極化的Mo原子和O原子。這與分波態(tài)密度的分析結(jié)論相吻合。計算得出，不同空間有序占位Mo雙摻ZnO的AFM和FM總能量、總能量之差和總磁矩見表3-4所示。由表3-4可知，當(dāng)摻雜Mo-Mo間距分別為0.4566nm時，體系Zn14Mo2O1超胞模型FM設(shè)置的總能量約為-34772.0480 eV，摻雜體系A(chǔ)FM設(shè)置的總能量約為-34772.2074 eV，二者的總能量之差ΔE = (EAFM-EFM)/2 =79.7meV，總磁矩為零，體系是反鐵磁性的；當(dāng)摻雜Mo-Mo間距為0.4566nm時

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空位缺陷及Mg替位對纖鋅礦（Ga,Mn）N電子結(jié)構(gòu)和磁光性能的影響[J]. 徐大慶,李培咸,婁永樂,岳改麗,張超,張巖,劉寧莊,楊波.  物理學(xué)報. 2016(19)
[2]Ti摻雜ZnO光電性能的第一性原理研究[J]. 曲靈豐,侯清玉,許鎮(zhèn)潮,趙春旺.  物理學(xué)報. 2016(15)
[3]In摻雜ZnO電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[J]. 劉小村,季燕菊,趙俊卿,劉立強(qiáng),孫兆鵬,董和磊.  物理學(xué)報. 2010(07)

博士論文
[1]氧化鋅基稀磁半導(dǎo)體的第一性原理研究[D]. 陳逸飛.天津大學(xué) 2012



本文編號：3005256