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V高掺杂量对ZnO(GGA+U)导电性能和吸收光谱影响的研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O734[理学—晶体学]
  • 作者机构:[1]内蒙古工业大学理学院物理系,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”项目; 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,在V高掺杂ZnO中,当V掺杂量摩尔数为0.03125—0.04167的范围内,掺杂量越增加,电阻率越增加或越减小的两种实验结果均有文献报道.为解决这个矛盾,本文采用密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,构建未掺杂ZnO,V高掺杂的Zn1-xVxO(x=0.03125,0.04167)两种超胞模型,首先,对所有体系进行几何结构优化,在此基础上,采用GGA+U的方法,计算所有体系的能带结构分布、态密度分布、吸收光谱分布.结果表明,当掺杂量摩尔数为0.03125—0.04167的范围内,V掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,总能量越下降,形成能越减小,掺杂体系越稳定,相对电子浓度越减小,迁移率越减小,电导率越减小,最小光学带隙越增加,吸收光谱蓝移越显著.计算结果与实验结果相一致.

英文摘要:

Nowadays, in the reports of V-heavy-doped ZnO, when the doping moles of V in the range of 0.03125 to 0.04167,there is a current controversy between the two experimental results, i.e. the conductivity may be increased or decreased as the doping content increases. To solve this contradiction, the undoped and the two different concentrations of heavydoped V atoms in Zn1-xVxO(x = 0.03125, 0.04167) compounds have been set up based on the first-principles plane wave ultra-soft pseudo potential method of density functional theory in this paper, then all three compunds are geometrically optimized, and on this basis the GGA+U method is adopted to calculate the band structures, density of states, and the absorption spectrum. Results reveal that when the doping mole of V is in the range of 0.03125 to 0.04167, the volume doped system of the is increased as the total energy decreases; as the doping mole of V increases, the formation energy is reduced, the doping system is more stable, and the relative electronic concentration decreases, the migration rate and the conductivity are reduced; as the optical band gap is enlarged, the absorption spectrum blue shift is more significant.There are in agreement with the experimental results.

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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