高浓度氧空位(V_(o))掺杂ZnO的电子结构和光学性质的第一性原理计算

摘要

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势GGA+U的方法,构建了本征ZnO和不同浓度O空位掺杂ZnO_(x)(x=0.625、0.75、0.875)的超晶胞体系,对掺杂前后体系的能带结构、态密度以及光学性质进行了计算.计算结果表明:对比本征ZnO体系,掺杂后的体系都出现了杂质能级,带隙明显比本征ZnO体系小得多,表示电子在带间跃迁时所需能量变小,有利于其对光响应范围的拓展,这在光吸收谱中得到验证,掺杂后体系的吸收带边均发生了明显的红移,其响应范围拓展到可见光区域,并且掺杂后体系的光吸收强度显著高于纯ZnO体系,其中ZnO_(0.625)体系在可见光区域红移最明显并且光吸收系数最高.