导　　师： 郭志友

学科专业： H03

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南师范大学

摘　　要： zno基半导体在蓝光和紫外光发射、高密度存储、气敏传感器、表面声波器件、太阳能电池、显示器件、压电器件、高温微电子器件、光电子器件等方面显示出广阔的应用前景，使其成为继gan之后光电研究领域又一热门的研究课题。同时，稀磁半导体作为一种新的半导体材料，它将自旋和电荷两个自由度集于同一基体，同时具备磁性材料和半导体材料的特性，在自旋电子学以及光电子领域已经展现出非常广阔的应用前景，因此吸引了人们的广泛关注。目前，对于过渡金属掺杂zno是否具有铁磁性，以及铁磁性的来源和铁磁性的产生机制具有很大争议性。到目前为止，文献上报道的研究主要集中在过渡磁性金属掺杂的稀磁半导体薄膜材料方面，不仅获得样品的居里温度低，而且制备的重复性不高。因此，对其进行深入研究具有重要的意义。本文采用基于密度泛函理论(dft)的总体能量平面波超软赝势方法，结合广义梯度近似(gga)，对纯净zno与co、mn单掺杂zno和(co，mn)共掺杂zno的32原子超原胞体系进行了几何结构优化，计算了纤锌矿结构zno与co、mn单掺杂zno和(co，mn)共掺杂zno的能带结构、电子态密度、光学性质和磁性，并对此做了详细的分析。所用软件为materialsstudio中的castep软件。主要研究内容及其结果如下： (1)从能带结构、电子态密度研究了六方纤锌矿zno与co、mn单掺杂zno和(co，mn)共掺杂zno的电子结构。利用广义梯度近似(gga)计算了它们的能带，其带隙值均比实验值偏低。它们都是直接禁带半导体材料。 (2)从能带结构分析，与纯净zno相比较，co、mn单掺杂zno和(co，mn)共掺杂zno的禁带宽度均有所减小。 (3)从介电函数虚部和光吸收系数分析，与纯净zno相比较，co、mn单掺杂zno和(co，mn)共掺杂zno对紫外—可见光的光吸收能力均明显增强。 (4)从上、下自旋态密度分析，co、mn单掺杂zno和(co，mn)共掺杂zno均显示出磁性，但(co，mn)共掺杂zno的磁性比co、mn单掺杂zno的磁性显著增强。

关 键 词： 基半导体 第一性原理 电子结构 光学性质 掺杂

分 类 号： [TN304.21 O482.7]

领　　域： [电子电信] [理学] [理学]