ZnS的p型摻雜及其光學(xué)性質(zhì)的理論研究.pdf

1、本文計(jì)算了本征ZnS體系，N、P、As單摻雜ZnS體系、Cu/N共摻雜ZnS體系、Cu/P共摻雜ZnS體系和Cu/As共摻雜ZnS體系的優(yōu)化超晶胞的晶格參數(shù)、電子結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)。計(jì)算結(jié)果表明：
　　本征ZnS材料是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度為2.134eV，由于價(jià)帶空穴具有大的有效質(zhì)量，故實(shí)現(xiàn)ZnS晶體p-型摻雜比較困難。分析ZnS(N)，ZnS(P)，ZnS(As)三種單摻雜的晶格參數(shù)、能帶結(jié)構(gòu)以及態(tài)密度，對(duì)比本征ZnS的能

2、帶結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn) N單摻雜ZnS在femi能級(jí)附近形成了一條深受主能級(jí)，并且使得空穴束縛態(tài)比較的接近價(jià)帶頂?shù)碾娮邮`態(tài)，這樣就不容易發(fā)生電離現(xiàn)象，而且也使得N單摻雜ZnS系統(tǒng)的局域性增強(qiáng)，其結(jié)果導(dǎo)致N單摻雜系統(tǒng)的不穩(wěn)定，無(wú)法提高N的固溶度，也使得摻雜濃度下降，所以一般在使用純N摻雜ZnS時(shí)，不能得到非常理想的p型ZnS。同時(shí)P單摻雜和As單摻雜相比于N單摻雜，由于其總態(tài)密度相對(duì)于N摻雜在費(fèi)米能級(jí)沒有明顯的展寬，故穿越費(fèi)米能級(jí)的價(jià)電子數(shù)相對(duì)較

3、少，摻雜后的帶隙相比于N單摻雜并沒有變小，但仍屬于ZnS的p型摻雜，且其摻雜體系要相對(duì)于N單摻雜更加的穩(wěn)定。
　　ZnS(Cu,N)體系和ZnS(N)體系相比，Cu和N共摻雜ZnS體系比N單摻雜ZnS體系降低了帶隙，具有較高的穩(wěn)定性，適合摻雜，分析其態(tài)密度，發(fā)現(xiàn)共摻雜體系的總態(tài)密度在費(fèi)米能級(jí)附近更加彌散，更多的態(tài)密度穿越費(fèi)米能級(jí)，容易獲得p型ZnS。同時(shí)，ZnS(Cu,P)體系和ZnS(Cu,As)體系分別與ZnS(P)單摻雜和Z

4、nS(As)單摻雜相比，其共摻雜體系都比相應(yīng)的單摻雜體系更加的穩(wěn)定，帶隙有不同程度的減小，且態(tài)密度峰也有不同程度的展寬，其主要是由于S3p態(tài)分別與N2p態(tài)、P3p態(tài)、As4p態(tài)的雜化協(xié)同效應(yīng)引起的，進(jìn)一步證明了，共摻雜ZnS體系相比于單摻雜 ZnS體系有更小的帶隙，更適宜做摻雜，對(duì)于實(shí)現(xiàn)ZnS體系的p-型摻雜具有重要的意義。
　　通過(guò)對(duì)ZnS(Cu,N)體系、ZnS(Cu,P)體系和ZnS(Cu,As)體系的晶格參數(shù)、能帶圖和態(tài)密