ZnO是一種物化性質(zhì)穩(wěn)定、價格低廉、安全可靠的半導(dǎo)體材料,具有理想的禁帶寬度和激子結(jié)合能。因而在自旋電子學(xué)和光催化等領(lǐng)域極具開發(fā)潛質(zhì)。近幾十年來眾多學(xué)者對ZnO進(jìn)行了廣泛且深入的研究,通過摻雜和加工工藝等改性手段使得ZnO的物理化學(xué)性能有了很大提高。最近的實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)La/Y摻雜的ZnO能夠?qū)崿F(xiàn)室溫鐵磁性。然而,ZnO的本征磁性來源一直未能明確,相關(guān)的研究結(jié)論之間存在很大爭議。以往的摻雜改性理論研究大多是針對體相ZnO來進(jìn)行,而La/Y摻雜和點(diǎn)缺陷對ZnO表面物性影響的研究卻鮮見報道。此外,ZnO基界面體系也受到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注,其中GaN因與ZnO有相近的晶格結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)而備受矚目。但以往對GaN/ZnO異質(zhì)結(jié)的研究都是針對其光學(xué)性質(zhì),而忽略了其作為磁性材料的可能,更忽視了磁性基態(tài)對光學(xué)性質(zhì)的影響。為了解決這些存在的問題,推進(jìn)ZnO基表面/界面材料的研究和發(fā)展,本文采用第一性原理方法,基于密度泛函理論建立了La/Y摻雜和點(diǎn)缺陷共存的ZnO（0001）極性表面模型、含有點(diǎn)缺陷的GaN/ZnO異質(zhì)結(jié)極性界面模型。在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)一步計算了各個體系的電子結(jié)構(gòu)、電子自旋屬性... 

【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)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

纖鋅礦ZnO(2×2×2)超胞(俯視圖-[001]晶向)

第一章緒論3圖1-2纖鋅礦ZnO(2×2×2)超胞(正視圖-[100]晶向)Fig1-2WurtziteZnO(2×2×2)supercell(frontview-[100]crystalorientation)圖1-3ZnO(0001)表面內(nèi)的三角形坑區(qū)[10]Fig1-3ThetrianglepitinZnO(0001)surface[10]另一方面，ZnO的單極性使得其在z軸方向上具有兩種表面態(tài)：終端為Zn原子層的(0001)-Zn極性面和終端為O原子層的(0001一)-O極性面。Dulub等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在ZnO的(0001)-Zn極性面上存在以O(shè)原子為邊界的三角形坑區(qū)(如圖1-3)，通過降低局部Zn原子濃度完成表面重構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。此外，Zhu等[11]的研究表明ZnO(0001)-Zn極性面更容易形成本征缺陷。因此，采用第一性原理研究ZnO極性表面時，通常在(0001一)-O極性面添加贗勢H原子(如圖1-4)使該表面鈍化以抵消內(nèi)部電偶極矩引起的非平衡內(nèi)建電場[12]。

第一章緒論3圖1-2纖鋅礦ZnO(2×2×2)超胞(正視圖-[100]晶向)Fig1-2WurtziteZnO(2×2×2)supercell(frontview-[100]crystalorientation)圖1-3ZnO(0001)表面內(nèi)的三角形坑區(qū)[10]Fig1-3ThetrianglepitinZnO(0001)surface[10]另一方面，ZnO的單極性使得其在z軸方向上具有兩種表面態(tài)：終端為Zn原子層的(0001)-Zn極性面和終端為O原子層的(0001一)-O極性面。Dulub等[10]研究發(fā)現(xiàn)，在ZnO的(0001)-Zn極性面上存在以O(shè)原子為邊界的三角形坑區(qū)(如圖1-3)，通過降低局部Zn原子濃度完成表面重構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。此外，Zhu等[11]的研究表明ZnO(0001)-Zn極性面更容易形成本征缺陷。因此，采用第一性原理研究ZnO極性表面時，通常在(0001一)-O極性面添加贗勢H原子(如圖1-4)使該表面鈍化以抵消內(nèi)部電偶極矩引起的非平衡內(nèi)建電場[12]。


本文編號：3624421