納米結(jié)構(gòu)二氧化錫材料光電性能的研究.pdf

1、二氧化錫（SnO2）材料是一種優(yōu)秀的透明導(dǎo)電材料，也是一種典型的寬禁帶半導(dǎo)體材料，常溫下其帶隙為3.6eV,這使得它在以SnO2為基的半導(dǎo)體材料工業(yè)方面具有很好的發(fā)展?jié)摿ΑnO2制成低維納米材料并對其進(jìn)行摻雜后所形成的新的材料具有高導(dǎo)電性、高透光率、高紫外光吸收能力以及較強(qiáng)的紅外反射率等性能，這更加拓寬了其在光電領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。本論文以SnO2為基材料，運(yùn)用基于密度泛函理論的第一性原理全電勢線性綴加平面波法和投影綴加平面波法，在廣義

2、梯度近似(GGA)下伴隨著PBE交換關(guān)聯(lián)函數(shù)并應(yīng)用Wien2k和VASP軟件進(jìn)行計(jì)算。
　　首先，我們計(jì)算了本征態(tài)塊體SnO2和Zr摻雜以及Zr、N共摻雜下SnO2材料的電子結(jié)構(gòu)、能帶和光學(xué)性質(zhì)，研究結(jié)果表明摻雜Zr和N之后材料帶隙減小，材料的導(dǎo)電性增強(qiáng)，并且光學(xué)吸收邊發(fā)生紅移，光學(xué)吸收能力也顯著增強(qiáng)。
　　其次在塊體SnO2材料的基礎(chǔ)上構(gòu)建了“三明治”結(jié)構(gòu)的單層SnO2納米面模型，通過對其進(jìn)行第一性原理GGA_PBE的計(jì)算

3、表明，本征態(tài)SnO2納米面的帶隙要大于塊體材料的帶隙，其仍然為直接帶隙半導(dǎo)體材料。然后我們對它進(jìn)行了Ag摻雜和O缺陷的研究，結(jié)果表明Ag摻雜之后材料的帶隙減小，導(dǎo)電性明顯增強(qiáng)，光學(xué)性質(zhì)的研究標(biāo)明引入Ag之后材料在低能區(qū)域的吸收能力明顯增強(qiáng)，并且隨著Ag摻雜濃度的不同材料的吸收能力也有所不同。
　　然后通過SnO2面構(gòu)建出之字形（zigzag）和扶手椅形(armchair)的SnO2一維納米帶模型，研究了不同寬度下其帶隙的變化并對其

4、進(jìn)行Ag摻雜的計(jì)算。研究結(jié)果表明SnO2納米帶是間接帶隙半導(dǎo)體，隨著納米帶寬度的增加，其帶隙也隨之發(fā)生變化，最后會趨向于一個穩(wěn)定的值。當(dāng)在納米帶中引入Ag之后，材料的導(dǎo)電性增強(qiáng)，光學(xué)性質(zhì)的研究結(jié)果標(biāo)明引入Ag之后材料在在低能區(qū)域有較強(qiáng)的吸收能力。
　　最后我們通過對之字形SnO2納米帶和扶手椅形 SnO2納米帶進(jìn)行不同情況的H修飾來研究其電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的變化，并且對其施加外部電場來調(diào)控其能帶結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示 H修飾前的之字形納米