摻雜對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、紫外探測器等領(lǐng)域。近年來，ZnO作為寬禁帶半導(dǎo)體光電材料的研究越來越受到人們的重視。ZnO薄膜具有多項優(yōu)點，如生長溫度低，激子結(jié)合能高，受激輻射閥值低等，可以用于開發(fā)基于氧化鋅的紫外光探測器、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。 本論文首先通過第一性原理計算研究氧化鋅能帶特性，通過Be原子摻雜研究其帶隙的調(diào)制的關(guān)系及對光學(xué)特性的影響。接著采用溶膠凝膠法實驗研究了過渡金屬和稀土元素摻雜對氧化鋅帶隙調(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及其求解的過程。 第三章介紹了GW理論處理激發(fā)態(tài)的理論知識及方程的求解過程。 第四章針對LDA近似中對帶隙的低估采用GW近似討論了GW對能帶的修正。 第五章計算了Be摻雜對ZnO摻雜帶隙的調(diào)制關(guān)系，以及對其光學(xué)性質(zhì)的影響，分析