缺陷情况下ZnO电子结构的第一性原理研究

摘要

由于缺陷对氧化锌ZnO晶体的光电性能具有重要影响,采用基于密度泛函理论的从头计算量子力学程序的CASTEP软件构造了氧间隙、氧空位和锌空位3种缺陷类型,利用第一性原理计算ZnO的拉曼光谱,通过与实验所得拉曼光谱进行对比,确定ZnO晶化过程中缺陷的构型,并进一步计算了含有不同缺陷的ZnO模型的电子结构.结果表明:氧空位缺陷的形成能最大,可稳定存在.随着氧空位数量的增加,相应的准自由电子数量减少,ZnO的导电性也随之逐渐下降.氧间隙缺陷的形成能最低,较容易引入,且会使ZnO晶体价带区域展宽,导带出现红移,能带整体向下移动.