摻雜對(duì)ZnO能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響.pdf

1、氧化鋅是一種II-VI族寬禁帶氧化物半導(dǎo)體材料。被普遍認(rèn)為是繼GaN材料之后的另外一種優(yōu)秀的光電材料，其制備的薄膜被廣泛應(yīng)用于聲表面波器件、體聲波器件、氣敏傳感器、壓敏電阻、透明電極、紫外探測(cè)器等領(lǐng)域。近年來(lái)，ZnO作為寬禁帶半導(dǎo)體光電材料的研究越來(lái)越受到人們的重視。ZnO薄膜具有多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，如生長(zhǎng)溫度低，激子結(jié)合能高，受激輻射閥值低等，可以用于開(kāi)發(fā)基于氧化鋅的紫外光探測(cè)器、紫外發(fā)光二極管和紫外激光二極管等光電子器件。利用異質(zhì)結(jié)制作的激光

2、器、電致發(fā)光二極管、光電探洲器等，比同質(zhì)結(jié)制作的同類元件的性能優(yōu)越。異質(zhì)結(jié)器件中很重要的步驟是要能夠利用摻雜完成對(duì)半導(dǎo)體帶隙的調(diào)制，以此制備出基于氧化鋅的量子阱、超晶格及相關(guān)的光電器件。 本論文首先通過(guò)第一性原理計(jì)算研究氧化鋅能帶特性，通過(guò)Be原子摻雜研究其帶隙的調(diào)制的關(guān)系及對(duì)光學(xué)特性的影響。接著采用溶膠凝膠法實(shí)驗(yàn)研究了過(guò)渡金屬和稀土元素?fù)诫s對(duì)氧化鋅帶隙調(diào)制的特性及光學(xué)特性的影響。為其器件化提供一些基礎(chǔ)性研究。 本論文分

3、為六章: 緒論部分介紹了ZnO材料的基本性質(zhì)，包括電子結(jié)構(gòu)和能帶性質(zhì)及研究現(xiàn)狀，n型摻雜和p型摻雜特性及摻雜對(duì)帶隙調(diào)制研究的現(xiàn)狀。 第二章介紹了第一性原理密度泛函理論基本知識(shí)及其求解的過(guò)程。 第三章介紹了GW理論處理激發(fā)態(tài)的理論知識(shí)及方程的求解過(guò)程。 第四章針對(duì)LDA近似中對(duì)帶隙的低估采用GW近似討論了GW對(duì)能帶的修正。 第五章計(jì)算了Be摻雜對(duì)ZnO摻雜帶隙的調(diào)制關(guān)系，以及對(duì)其光學(xué)性質(zhì)的影響，分析