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摘要:氧化鋅(ZnO)是一種直接寬帶隙半導(dǎo)體材料,具備很高的激子結(jié)合能(60meV)。ZnO同時具備優(yōu)良的物理與化學(xué)性能,使其在藍紫光發(fā)光器件、紫外探測器件及短波長激子型激光器等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展空間。此外，ZnO還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機電耦合性，易于摻雜其它元素，制成性能更加優(yōu)越的材料。所以深入的研究ZnO對材料設(shè)計行業(yè)有著重大意義。 本文運用基于密度泛函理論框架下的第一性原理平面波超軟贗勢方法，對S離子摻雜的纖鋅礦型ZnO做第一性原理計算，計算了壓應(yīng)力條件下ZnO體系的光學(xué)特性，分析了壓應(yīng)力對ZnO光學(xué)性質(zhì)的影響。從理論上給出摻雜ZnO材料的電子能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，結(jié)合模擬實驗結(jié)果定性的分析摻雜S后ZnO光學(xué)性質(zhì)的變化。
關(guān)鍵詞 ZnO；第一性原理；壓應(yīng)力；能帶結(jié)構(gòu)；光學(xué)性質(zhì)
目錄 摘要 Abstract 1 緒論-1 1.1 ZnO的光電應(yīng)用-1 1.2 利用計算機研究ZnO光電性質(zhì)的現(xiàn)狀-2 1.3 摻雜ZnO的研究進展-3 1.4 壓應(yīng)力的研究意義及研究進展-3 2 第一性原理-6 2.1量子化學(xué)計算方法與應(yīng)用-6 2.2 密度泛函理論-8 2.3 Hohenberg-Kohn定理-9 2.4密度泛函理論計算的準確性-11 3 壓應(yīng)力對S摻雜ZnO電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響-12 3.1 理論模型及計算方法-12 3.1.1 理論模型-12 3.1.2 計算方法-13 3.1.3 模擬實驗典型案例展示-13 3.2 計算結(jié)果與討論-18 3.2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化-18 3.2.2 S摻雜ZnO 晶胞電子結(jié)構(gòu)-19 3.2.3 外壓調(diào)制下ZnO光學(xué)性質(zhì)-22 結(jié)論-25 致謝-26 參考文獻-27 |
