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氧空位对氧化锌光学性质的影响研究

王立娜

  ZnO是一种多功能氧化物材料,在光电、压电、热电、铁电、铁磁等各个领域都具有优异的性能,特别是作为一种宽禁带半导体光电材料,ZnO以其优异的光电性能正受到越来越多研究人员的关注。而氧化锌由于制作工艺等原因,不可避免的存在氧空位和锌间隙等本征点缺陷。空位缺陷是半导体材料中比较重要的缺陷形式之一,它通过产生深能级来俘获载流子,从而影响半导体的性能。另外,由于空位的存在,形成大量的载流子,同时与其他缺陷之间的相互作用对材料的性质造成一定的影响。 论文以研究氧空位对ZnO光学性质的影响为目的,基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面波方法,对带有氧空位的ZnO材料的结构和光学性质进行了研究。论文主要内容如下: 首先,论文研究了带有氧空位的氧化锌的能带结构和态密度,发现氧空位的出现使得模型的禁带宽度变大,通过与文献数据的对比,证实论文计算的可靠性。 其次,论文分析了带有氧空位的氧化锌的光电导谱及其散射机制。通过与本征态氧化锌计算结果进行对比,发现氧空位的出现使得模型电导率谱峰变宽,峰值降低。同时,在低能方向出现新的峰值,经过理论分析和定量计算表明:在高浓度氧空位的氧化锌中,电离杂质散射是引起氧化锌电导率变化的主要原因,从而揭示了高浓度氧空位主要是在正电态状态下影响电导率的变化。 最后,论文研究了其介电常数及其极化机制。而通过对介电函数的分析表明,氧空位使介电常数发生了蓝移(向高能方向移动),峰值增加等现象,电子位移极化是导致介电函数变化的主要原因,因而认为电子位移极化是氧空位影响介电函数变化的主要方式。……   
[关键词]:ZnO;氧空位;第一性原理计算;光电导率;散射机制;极化机制
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:燕山大学2011年