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(Al,Ga,In)和2N择优位向重共掺对ZnO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:O242.23[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]内蒙古工业大学理学院,呼和浩特010051
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61366008,51261017); 教育部“春晖计划”; 内蒙古自治区高等学校科学研究项目(批准号:NJZ-Z13099)资助的课题
中文摘要:

目前,虽然Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In)p型掺杂的理论计算研究已有报道,但是,掺杂均是随机的,没有考虑ZnO的非对称性进行择优位向掺杂.因此,本研究采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建TM:N=1:2比例择优位向共掺,共设六种不同的Zn1-xT Mx O1-y Ny(TM=Al,Ga,In.x=0.03125,y=0.0625)超胞模型,并分别进行几何结构优化、态密度分布和能带结构分布的计算.结果表明,重掺杂条件下,择优位向共掺后,同类择优位向共掺的体系中,TM-N沿c轴方向成键体系的电导率大于垂直于c轴方向成键体系的电导率.不同类TM-N沿c轴方向成键共掺的体系中,In-N沿c轴方向成键共掺时ZnO的电导率最强,电离能最小,Bohr半径最大,In-N沿c轴方向成键共掺对ZnO p型导电更有利.因此,TM:N=1:2比例择优位向共掺,对设计和制备导电性能更强的ZnO功能材料具有一定的理论指导作用.

英文摘要:

At present, although there is some studies about the theoretical calculation studies of Zn1-xT Mx O1-yNy(TM =Al,Ga, In) p-type doped have been reported. But, they are random doping and without considering the asymmetry of ZnO preferred orientation to doping. Therefore, Six difierent supercell models Zn1-xT Mx O1-yNy(TM = Al, Ga, In. x =0.0625, y = 0.125) which proportion is T M:N = 1:2 and preferred orientation to co-doped have been constructed based on the first-principles plane wave ultra-soft pseudo potential method of density function theory, in this study.Then calculate the geometric optimization, State density distribution and Band structure distribution for all models, respectively.Results indicate that with the condition of heavily doped and preferred orientation to co-doped, in the same kind of preferred orientation co-doping systems, the electrical conductivity of the system which TM-N bond along the c-axis direction is greater than it perpendicular to the c-axis. In the difierent kinds co-doping ZnO systems which TM-N bond along the c-axis direction, The co-doping systems of In-N bond along the c-axis direction has the strongest conductivity and the lowest ionization energy and the largest Bohr radius. It is more favorable for electrical conductivity of p-type ZnO. This study can be a theoretical guidance for improve the electrical conductivity of which design and preparation T M:N=1:2 ratio preferred orientation co-doping ZnO systems.

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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