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In-2N高共掺位向对ZnO(GGA+U)导电性能影响的研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O561.2[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]内蒙古工业大学理学院物理系,呼和浩特010051, [2]内蒙古化工职业学院化学工程系,呼和浩特010071
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61366008,51261017)、教育部“春晖计划”资助项目和内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:NJZZ13099)资助的课题.
中文摘要:

目前,虽然In和2N共掺对ZnO导电性能影响的实验研究均有报道,但是, In和2N共掺在ZnO中均是随机掺杂,没有考虑利用ZnO的单极性结构进行择优位向共掺.第一性原理的出现能够解决该问题.因此,本文采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了未掺杂ZnO单胞、不同位向高共掺In-2N原子的Zn1-xInxO1-yNy (x=0.0625, y =0.125)两种超胞模型的能带结构分布、态密度分布和吸收光谱分布.计算结果表明,高共掺In-N原子沿c轴取向成键的条件下,掺杂浓度越低,体系更稳定、带隙越窄、有效质量越小、迁移率越增加、相对自由空穴浓度越增加、电导率越增加、导电性能越理想.计算结果与实验结果相一致.这对设计和制备导电功能材料有一定的理论指导作用.

英文摘要:

Nowadays although the study of In-N co-doping effect on the photoelectric function of ZnO is relatively common, all of the In-N co-doped ZnO are of random doping, and the preferential locality doping using the unpolarized structure of ZnO has not been considered so far. Therefore, in this paper, based on the density functional theory using first-principles plane-wave ultrasoft pseudopotential method, the un-doped and the In-N heavily co-doped Zn1-xInxO1-yNy (x=0.0625, y=0.125) in different orientations have been set up, and band structures and density of states have been calculated respectively. The calculated results show that the In-N atoms along the c-axis orientation has the advantages of high stability over those in the vertical c-axis direction, the band gap is narrower, the effective mass is smaller, the mobility is greater, and the hole concentration is higher, so that the conductivity of ZnO is higher in the In-N heavily co-doped materials. We believe that these results may be helpful to the design and preparation of the conductivity of In-N heavily co-doped ZnO.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876