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文檔簡介
1、SnO2是寬帶隙半導(dǎo)體材料,被廣泛應(yīng)用于光電器件中。本論文中,利用基于密度泛函理論的第一性原理,一方面計(jì)算了SnO2和Sb摻雜SnO2的電子結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì),并討論了氧空位對其電子結(jié)構(gòu)與光吸收系數(shù)的影響;另一方面計(jì)算了Mn摻雜SnO2的磁性,并通過在超晶胞中摻雜第二種元素來增加載流子濃度,討論了不同的載流子(電子和空穴)對Mn:SnO2磁性的影響。
計(jì)算結(jié)果表明,純的SnO2是一個直接帶隙半導(dǎo)體,費(fèi)米能級位于帶隙中,在電子結(jié)
2、構(gòu)上表現(xiàn)出絕緣體特性。當(dāng)用一個Sb原子替代一個Sn原子之后,費(fèi)米能級上移到導(dǎo)帶中,表現(xiàn)出類金屬的能帶結(jié)構(gòu)。當(dāng)Sb和氧空位(Ov)都出現(xiàn)在超晶胞中之后,費(fèi)米能級依然位于導(dǎo)帶之中,同時,氧空位的引入使價帶頂分離出來一些雜質(zhì)帶,這些雜質(zhì)帶使光學(xué)帶隙變窄。對于光學(xué)性質(zhì),雜質(zhì)Sb的引入使得SnO2晶體在可見光區(qū)出現(xiàn)一定程度的吸收,并且氧空位的引入加強(qiáng)了這種吸收。
對于Mn摻雜的SnO2,發(fā)現(xiàn)Mn離子的自旋平行與反平行排列時體系的能量
3、幾乎相等,這也許就是實(shí)驗(yàn)上不同研究組觀察到Mn摻雜的SnO2樣品出現(xiàn)不同磁狀態(tài)的原因。構(gòu)造了自旋平行排列的Mn摻雜SnO2超晶胞,計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)電子結(jié)構(gòu)發(fā)生自旋劈裂,超晶胞的磁矩主要由Mn原子提供,另外,Mn原子周圍的氧原子也被極化了,產(chǎn)生了一定量的磁矩。通過在Mn摻雜SnO2的超晶胞中摻雜Sb和Cu原子來增加電子和空穴載流子的濃度,發(fā)現(xiàn)超晶胞和單個Mn原子都出現(xiàn)磁矩變小的現(xiàn)象,這說明載流子對磁矩有破壞作用,認(rèn)為Mn摻雜的SnO2體系中出
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