氧化鋅P型摻雜第一性原理研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種寬帶隙半導體材料，有著廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于p 型ZnO材料難以獲得，使得ZnO的應(yīng)用范圍受到很大限制。因此，如何制備 p型ZnO是一個備受關(guān)注的重要課題。本文在充分調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，比較系統(tǒng)地對ZnO的p型摻雜問題進行了理論研究。 基于密度泛函理論，本文采用第一性原理贗勢方法主要研究了以下問題： 首先從氧化鋅的結(jié)構(gòu)入手，分析其晶格和電子結(jié)構(gòu)特點，然后介紹了基于密度泛函理論的第一性

2、原理，這是目前在材料科學中廣泛應(yīng)用的一種方法，并重點介紹了贗勢理論；接著詳細研究了氧化鋅的各種本征缺陷，并根據(jù)研究結(jié)果指出過量的鋅所導致的鋅填隙和氧空位是 n 型導電性的主要來源；隨后主要對氮摻雜氧化鋅進行了詳細的研究，并指出氮是 p 型摻雜的最佳備選元素，可是氮摻雜需要在富鋅條件下進行，因為在富鋅條件下它的形成能最小，這就面臨一個難以抉擇的困難：富鋅條件能使氮摻雜的形成能最小，有利于提高氮在氧化鋅中的濃度，但同時富鋅條件也有助于形成

3、n 型導電，它會對 p 型摻雜形成補償作用，削弱 p型摻雜的效果。文章同時也對共摻模型進行了研究，但研究結(jié)果對 p 型摻雜未有明顯改進。在文章的后面部分提出了氮氫共摻模型，這一模型明顯不同于其它模型，它的特別之處是讓氫原子占據(jù)間隙位，氮原子占據(jù)氧位，其形成能很小，且比單獨用氮摻雜小得多。這一模型有助于阻止鋅原子對間隙位的占據(jù)，能有效地削弱施主缺陷對受主的補償，并且就本文的各種模型來看，這是最有效的 p 型摻雜模型。文章最后對氧化鋅的應(yīng)用