纖鋅礦ZnO1-xSx化合物電子結(jié)構(gòu)和晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、本文的第一章中主要介紹了纖鋅礦ZnO材料的性質(zhì)、應(yīng)用及研究意義和發(fā)展前景;第二章對(duì)密度泛函理論的計(jì)算研究方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹;第三章介紹了基于密度泛函理論的CASTEP軟件包模擬纖鋅礦S摻雜氧化鋅化合物的電子能帶、態(tài)密度及其聲子譜和聲子態(tài)密度的計(jì)算研究。
　　在常溫下，纖鋅礦氧化鋅和硫化鋅均為直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體，且即是光電也是壓電的多重性質(zhì)的材料。因?yàn)閷?duì)制造設(shè)備要求不高，且價(jià)格低廉，晶體生長(zhǎng)難度小，性能穩(wěn)定等眾多優(yōu)點(diǎn)，ZnO和

2、ZnS已成為了國(guó)內(nèi)外研究者的重點(diǎn)研究對(duì)象。目前在實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中，對(duì)三元合金ZnO1-xSx有了一定的研究，已知通過(guò)摻雜S元素可以調(diào)節(jié)禁帶寬度。也有科研人員對(duì)其能帶和光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了一定的理論研究。但是對(duì)纖鋅礦ZnO1-xSx的晶格動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的研究卻非常少。在本文中，我們利用CASTEP軟件包，在局域密度近似(LDA)下的超軟贗勢(shì)對(duì)纖鋅礦ZnO1-xSx化合物的電子能帶和態(tài)密度進(jìn)行了計(jì)算研究，并使用廣義梯度近似(GGA)下的模守恒贗勢(shì)計(jì)算得到了

3、聲子譜和聲子態(tài)密度。結(jié)果表明，隨著S元素?fù)诫s量的增加，ZnO1-xSx的電子能帶帶隙會(huì)先減小到一級(jí)小值后開始增加，這一規(guī)律和實(shí)驗(yàn)結(jié)果是符合的。通過(guò)分析電子態(tài)密度(TDOS)和分波電子態(tài)密度(PDOS)，我們發(fā)現(xiàn)，纖鋅礦ZnO1-xSx化合物電子能帶的價(jià)帶部分主要由O和S的2s2p態(tài)和3s3p態(tài)以及Zn的3d態(tài)來(lái)決定，而導(dǎo)帶部分主要由S的3s3p態(tài)與Zn的4s3p態(tài)構(gòu)成。纖鋅礦ZnO1-xSx的聲子譜給出的信息是:隨著S元素的摻雜量的增加