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稀土元素(Y,La)掺杂ZnO的电子结构和光学性质

吴玉喜 胡智向 顾书林 渠立成 李腾 张昊

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稀土元素(Y,La)掺杂ZnO的电子结构和光学性质

吴玉喜, 胡智向, 顾书林, 渠立成, 李腾, 张昊

Electronic structure and optical properties ofrare earth element (Y,La) doped in ZnO

Wu Yu-Xi, Hu Zhi-Xiang, Li Teng, Qu Li-Cheng, Gu Shu-Lin, Zhang Hao
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了未掺杂ZnO和稀土(Y,La)掺杂ZnO体系的空间结构、能带、电子态密度与光学性质.结果表明,掺杂后体系的形成能减小,稳定性变强,带隙展宽,费米能级进入导带中,体系呈金属性,载流子发生简并,形成简并半导体.定性分析了掺杂后光学性质的变化.
    The geometrical structures,band structures,density of states(DOS) and optical properties of undoped and doped rare earth elements(Y,La) in ZnO have been calculated from the first principles of plane wave ultra-soft pseudo-potential method based on density functional theory. After doping,the stability of structures are enhanced and the band gap becomes wider. When doped with Y(La), the Fermi energy of the system goes into the conduction band,the system shows metallicity and transforms into degenerate semiconductor. Furthermore, the change of optical properties after doping have been analyzed.
    • 基金项目: 国家自然科学基金重点项目(批准号:60990312),中国矿业大学科研基金(批准号:OK4523)资助的课题.
    [1]

    Yu P, Tang Z K, Wong G K L, Kawasaki M, Segawa Y 1996 23nd Int. Conf. On the physics of Semiconductor World Scientific, Singapore, July 22— 26, 1996, 2 p1453

    [2]

    Bagnall D M, Chen Y F, Zhu Z, Yao T, Shen M Y, Goto T 1998 Appl. Phys. Lett. 73 1038

    [3]

    Chang J F, Lin W C, Hon M H 2001 Appl. Surface Sci. 18 183

    [4]

    Minami T, Sato H, Nanto H, Takata S 1985 Jpn.J.Appl.Phys. 24 781

    [5]

    Tang W, Cameron D C 1994 Thin Solid Films. 83 238

    [6]

    Bhushan S, Pandey A N, Balakrishna R K 1979 Journal of Luminescence 20 29

    [7]

    Minami T, Yamamoto T, Miyata T 2000 Thin Solid Films 366 63

    [8]

    Chen J T, Wang J, Zhang F, Zhang G A, Wu Z G, Yan P X 2008 Journal of Crystal Growth 310 3627

    [9]

    Kaur R, Singh A V, Mehra R M 2004 Materials Science Poland 22 201

    [10]

    Jin X L, Lou S Y, Kong D G, Li Y C, Du Z L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4809(in Chinese) [靳锡联、娄世云、孔德国、李蕴才、杜祖亮 2006 55 4809]

    [11]

    Shen Y B, Zhou X, Xu M, Ding Y C, Duan M Y, Linghu R F, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3440(in Chinese)[沈益斌、周 勋、徐 明、丁迎春、段满益、令狐荣锋、祝文军 2007 56 3440]

    [12]

    Ding Y C, Xiang A P, Xu M, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 5996(in Chinese) [丁迎春、向安平、徐明、祝文军 2007 56 5996]

    [13]

    Xu X F, Shao X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1908(in Chinese) [徐新发、邵晓红 2009 58 1908]

    [14]

    Zhang C, Wang C L, Li J C, Yang K, Zhang Y F, Wu Q Z 2008 Materials Chemistry and Physics 107 215

    [15]

    Sun J, Wang H T, He J L, TianY J 2005 Phys. Rev. B 71 125132

    [16]

    Yang Y T, Wu J, Cai Y R, Ding R X, Song J X, Shi L C 2008 Acta Phys. Sin. (in Chinese) 57 7151[杨银堂、武 军、蔡玉荣、丁瑞雪、宋久旭、石立春 2008 57 7151]

    [17]

    Kohan A F, Ceder G, Morgan D 2000 Phys. Rev. B 61 15019

    [18]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2008 Physics of semiconductor (Beijing:Publishing House of Electronics Industry) p93 (in Chinese)[刘恩科、朱秉升、罗晋生 2008 半导体物理学(第七版)(北京:电子工业出版社)第93页]

    [19]

    Noll J L 1964 Physics of Semiconductors(New York: McGraw-Hill) p198

    [20]

    Conwell E 1959 J. Phys. Chem. Solids 8 234

    [21]

    Shockley W 1951 Bell System Technical Journal 30 990

    [22]

    Yu Q J, Fu W Y, Yu C L, Yang H B, Wei R H, Sui Y M, Liu S K, Liu Z L, Li M H, Wang G R, Shao C L, Liu Y C, Zou G T 2007 J.Phys.D: Appl.Phys. 40 5592

    [23]

    Zhao H F, Cao Q X, Li J T 2008 Acta Phys. Sin. 57 5828(in Chinese)[赵慧芳、曹全喜、李建涛 2008 57 5828]

    [24]

    Shen X C 1992 The Optical Properties of Semiconductor(Beijing:SciencePress)p24—148 (in Chinese)[沈学础 1992 半导体光学性质(北京:科学出版社)第24—148页]

    [25]

    Lan W, Liu Y P, Zhang M, Wang B, Yan H, Wang Y Y 2007 Materials Letters 61 2262

  • [1]

    Yu P, Tang Z K, Wong G K L, Kawasaki M, Segawa Y 1996 23nd Int. Conf. On the physics of Semiconductor World Scientific, Singapore, July 22— 26, 1996, 2 p1453

    [2]

    Bagnall D M, Chen Y F, Zhu Z, Yao T, Shen M Y, Goto T 1998 Appl. Phys. Lett. 73 1038

    [3]

    Chang J F, Lin W C, Hon M H 2001 Appl. Surface Sci. 18 183

    [4]

    Minami T, Sato H, Nanto H, Takata S 1985 Jpn.J.Appl.Phys. 24 781

    [5]

    Tang W, Cameron D C 1994 Thin Solid Films. 83 238

    [6]

    Bhushan S, Pandey A N, Balakrishna R K 1979 Journal of Luminescence 20 29

    [7]

    Minami T, Yamamoto T, Miyata T 2000 Thin Solid Films 366 63

    [8]

    Chen J T, Wang J, Zhang F, Zhang G A, Wu Z G, Yan P X 2008 Journal of Crystal Growth 310 3627

    [9]

    Kaur R, Singh A V, Mehra R M 2004 Materials Science Poland 22 201

    [10]

    Jin X L, Lou S Y, Kong D G, Li Y C, Du Z L 2006 Acta Phys. Sin. 55 4809(in Chinese) [靳锡联、娄世云、孔德国、李蕴才、杜祖亮 2006 55 4809]

    [11]

    Shen Y B, Zhou X, Xu M, Ding Y C, Duan M Y, Linghu R F, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3440(in Chinese)[沈益斌、周 勋、徐 明、丁迎春、段满益、令狐荣锋、祝文军 2007 56 3440]

    [12]

    Ding Y C, Xiang A P, Xu M, Zhu W J 2007 Acta Phys. Sin. 56 5996(in Chinese) [丁迎春、向安平、徐明、祝文军 2007 56 5996]

    [13]

    Xu X F, Shao X H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1908(in Chinese) [徐新发、邵晓红 2009 58 1908]

    [14]

    Zhang C, Wang C L, Li J C, Yang K, Zhang Y F, Wu Q Z 2008 Materials Chemistry and Physics 107 215

    [15]

    Sun J, Wang H T, He J L, TianY J 2005 Phys. Rev. B 71 125132

    [16]

    Yang Y T, Wu J, Cai Y R, Ding R X, Song J X, Shi L C 2008 Acta Phys. Sin. (in Chinese) 57 7151[杨银堂、武 军、蔡玉荣、丁瑞雪、宋久旭、石立春 2008 57 7151]

    [17]

    Kohan A F, Ceder G, Morgan D 2000 Phys. Rev. B 61 15019

    [18]

    Liu E K, Zhu B S, Luo J S 2008 Physics of semiconductor (Beijing:Publishing House of Electronics Industry) p93 (in Chinese)[刘恩科、朱秉升、罗晋生 2008 半导体物理学(第七版)(北京:电子工业出版社)第93页]

    [19]

    Noll J L 1964 Physics of Semiconductors(New York: McGraw-Hill) p198

    [20]

    Conwell E 1959 J. Phys. Chem. Solids 8 234

    [21]

    Shockley W 1951 Bell System Technical Journal 30 990

    [22]

    Yu Q J, Fu W Y, Yu C L, Yang H B, Wei R H, Sui Y M, Liu S K, Liu Z L, Li M H, Wang G R, Shao C L, Liu Y C, Zou G T 2007 J.Phys.D: Appl.Phys. 40 5592

    [23]

    Zhao H F, Cao Q X, Li J T 2008 Acta Phys. Sin. 57 5828(in Chinese)[赵慧芳、曹全喜、李建涛 2008 57 5828]

    [24]

    Shen X C 1992 The Optical Properties of Semiconductor(Beijing:SciencePress)p24—148 (in Chinese)[沈学础 1992 半导体光学性质(北京:科学出版社)第24—148页]

    [25]

    Lan W, Liu Y P, Zhang M, Wang B, Yan H, Wang Y Y 2007 Materials Letters 61 2262

  • [1] 张小娅, 宋佳讯, 王鑫豪, 王金斌, 钟向丽. In掺杂h-LuFeO3光吸收及极化性能的第一性原理计算.  , 2021, 70(3): 037101. doi: 10.7498/aps.70.20201287
    [2] 戚玉敏, 陈恒利, 金朋, 路洪艳, 崔春翔. 第一性原理研究Mn和Cu掺杂六钛酸钾(K2Ti6O13)的电子结构和光学性质.  , 2018, 67(6): 067101. doi: 10.7498/aps.67.20172356
    [3] 贾婉丽, 周淼, 王馨梅, 纪卫莉. Fe掺杂GaN光电特性的第一性原理研究.  , 2018, 67(10): 107102. doi: 10.7498/aps.67.20172290
    [4] 朱玥, 李永成, 王福合. Li掺杂对MgH2(001)表面H2分子扩散释放影响的第一性原理研究.  , 2016, 65(5): 056801. doi: 10.7498/aps.65.056801
    [5] 朱学文, 徐利春, 刘瑞萍, 杨致, 李秀燕. N-F共掺杂锐钛矿二氧化钛(101)面纳米管的第一性原理研究.  , 2015, 64(14): 147103. doi: 10.7498/aps.64.147103
    [6] 嘉明珍, 王红艳, 陈元正, 马存良, 王辉. Al, Fe, Mg掺杂Li2MnSiO4的电子结构和电化学性能的第一性原理研究.  , 2015, 64(8): 087101. doi: 10.7498/aps.64.087101
    [7] 徐晶, 梁家青, 李红萍, 李长生, 刘孝娟, 孟健. Ti掺杂NbSe2电子结构的第一性原理研究.  , 2015, 64(20): 207101. doi: 10.7498/aps.64.207101
    [8] 陈立晶, 李维学, 戴剑锋, 王青. Mn-N共掺p型ZnO的第一性原理计算.  , 2014, 63(19): 196101. doi: 10.7498/aps.63.196101
    [9] 廖建, 谢召起, 袁健美, 黄艳平, 毛宇亮. 3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究.  , 2014, 63(16): 163101. doi: 10.7498/aps.63.163101
    [10] 曹娟, 崔磊, 潘靖. V,Cr,Mn掺杂MoS2磁性的第一性原理研究.  , 2013, 62(18): 187102. doi: 10.7498/aps.62.187102
    [11] 吴木生, 徐波, 刘刚, 欧阳楚英. Cr和W掺杂的单层MoS2电子结构的第一性原理研究.  , 2013, 62(3): 037103. doi: 10.7498/aps.62.037103
    [12] 李泓霖, 张仲, 吕英波, 黄金昭, 张英, 刘如喜. 第一性原理研究稀土掺杂ZnO结构的光电性质.  , 2013, 62(4): 047101. doi: 10.7498/aps.62.047101
    [13] 姚光锐, 范广涵, 郑树文, 马佳洪, 陈峻, 章勇, 李述体, 宿世臣, 张涛. 第一性原理研究Te-N共掺p型ZnO.  , 2012, 61(17): 176105. doi: 10.7498/aps.61.176105
    [14] 李林娜, 陈新亮, 王斐, 孙建, 张德坤, 耿新华, 赵颖. H2 气对脉冲磁控溅射铝掺杂氧化锌薄膜性能的影响.  , 2011, 60(6): 067304. doi: 10.7498/aps.60.067304
    [15] 邓贝, 孙慧卿, 郭志友, 高小奇. B-N共掺杂改善p型ZnO的理论分析.  , 2010, 59(2): 1212-1218. doi: 10.7498/aps.59.1212
    [16] 胡志刚, 段满益, 徐明, 周勋, 陈青云, 董成军, 令狐荣锋. Fe和Ni共掺杂ZnO的电子结构和光学性质.  , 2009, 58(2): 1166-1172. doi: 10.7498/aps.58.1166
    [17] 符秀丽, 唐为华, 彭志坚. 掺杂水平对ZnO基变阻器电学性能的影响.  , 2008, 57(9): 5844-5852. doi: 10.7498/aps.57.5844
    [18] 杨银堂, 武 军, 蔡玉荣, 丁瑞雪, 宋久旭, 石立春. p型K:ZnO导电机理的第一性原理研究.  , 2008, 57(11): 7151-7156. doi: 10.7498/aps.57.7151
    [19] 赵慧芳, 曹全喜, 李建涛. N,Ga共掺杂实现p型ZnO的第一性原理研究.  , 2008, 57(9): 5828-5832. doi: 10.7498/aps.57.5828
    [20] 沈益斌, 周 勋, 徐 明, 丁迎春, 段满益, 令狐荣锋, 祝文军. 过渡金属掺杂ZnO的电子结构和光学性质.  , 2007, 56(6): 3440-3445. doi: 10.7498/aps.56.3440
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-01-21
  • 修回日期:  2010-05-10
  • 刊出日期:  2011-01-15

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