ZnO摻效應的第一性原理研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)具有優(yōu)異的光學、電學性質,由于其廣闊的應用前景,引起了人們極大的關注。摻雜元素是改變其固有性質、提高應用性能的有效途徑。我們利用密度泛函理論(DFT)研究過渡元素摻雜氧化鋅的摻雜效應,計算結果發(fā)現(xiàn)隨著過渡元素摻雜,氧化鋅B4結構向B1結構的相轉變壓力降低,這個結果與同步輻射得到的原位高壓X射線粉末衍射結果一致。主要研究內容如下：
　　 ⑴采用廣義梯度近似(GGA)泛函計算ZnO的纖鋅礦結構(B4)、閃鋅礦結構(B

2、3)、巖鹽礦結構(B1)的幾何結構、晶格參數(shù)、能帶結構、電子結構、不同壓力對電子結構的影響,特別是系統(tǒng)研究了ZnO的相變,利用壓力.焓曲線得出B4結構與B1結構、B4結構和B3結構、B1和B3結構之間的相轉變壓力。
　　 ⑵利用密度泛函理論(DFT),我們系統(tǒng)的研究了ZnO相轉變過程中可能存在的過渡態(tài)中間相,從壓力-焓曲線方面進行研究,對于過渡元素Mn摻雜ZnO體系,我們以過渡態(tài)中間相為依據(jù),系統(tǒng)研究Mn摻雜對ZnO相轉變的影響

3、,并結合過渡態(tài)中間結構對于Mn的摻雜效應作了詳細闡述,ZnO材料和Mn摻雜ZnO體系的這些計算模擬結果可以為實驗及材料的生長合成提供合理的理論依據(jù)。
　　 ⑶通過第一性原理計算了Co摻雜對ZnO相轉變的影響,從摻雜對相轉變.壓力、過渡態(tài)勢壘、態(tài)密度、體積膨脹率等方面進行研究,發(fā)現(xiàn)摻雜效應對ZnO的影響順序:B1　　 ⑷對