GGA+U法研究稀土(La、Ce、Pr、Nd)掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

人工晶体学报 ›› 2019, Vol. 48 ›› Issue (9): 1608-1614.

GGA+U法研究稀土(La、Ce、Pr、Nd)掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

雷博程;刘桂安;王少霞;赵旭才;毛著鹏;夏桐;黄以能;张丽丽

伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000;伊犁师范大学物理科学与技术学院,新疆凝聚态相变与微结构实验室,伊宁835000;南京大学物理学院,固体微结构物理国家重点实验室,南京210093

出版日期:2019-09-15 发布日期:2021-01-20
基金资助:
新疆十三五重点学科开放课题(XJZDXK-PHY-201806)

Study on the Influence of Rare Earth (La, Ce, Pr, Nd) Doping on the Electronic Structure and Optical Properties of ZnO by GGA + U Method

LEI Bo-cheng;LIU Gui-an;WANG Shao-xia;ZHAO Xu-cai;MAO Zhu-peng;XIA Tong;HUANG Yi-neng;ZHANG Li-li

Online:2019-09-15 Published:2021-01-20

摘要/Abstract

摘要： 基于GGA+U的第一性原理方法,分析了La、Ce、Pr、Nd四种元素掺杂的ZnO结构,对晶体的结构、电子结构和光学性质进行了对比分析.由键布局分析可知,掺杂体系Zn-O键共价性的强弱与杂质掺入原子的序数成正比.掺杂后体系的类型仍为直接跃迁,能级整体下移;随着Pr、Nd掺入,出现了杂质能级,这是由稀土元素的4f电子态所导致.在光学性质方面,掺杂体系的吸收系数、静介电常数都比纯ZnO的高,体系的吸收边都向低能方向移动,其中Zn7LaO8的红移程度最高、静介电常数最大,说明其光催化能力和极化能力都最强.

中图分类号:

O471

雷博程;刘桂安;王少霞;赵旭才;毛著鹏;夏桐;黄以能;张丽丽. GGA+U法研究稀土(La、Ce、Pr、Nd)掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响[J]. 人工晶体学报, 2019, 48(9): 1608-1614.

LEI Bo-cheng;LIU Gui-an;WANG Shao-xia;ZHAO Xu-cai;MAO Zhu-peng;XIA Tong;HUANG Yi-neng;ZHANG Li-li. Study on the Influence of Rare Earth (La, Ce, Pr, Nd) Doping on the Electronic Structure and Optical Properties of ZnO by GGA + U Method[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2019, 48(9): 1608-1614.

[1]	顾永顺, 温淑敏. Ge_1-x-ySi_xSn_y合金能带结构和光学性质的理论研究[J]. 人工晶体学报, 2024, 53(12): 2131-2140.
[2]	贺小敏, 唐佩正, 刘若琪, 宋欣洋, 胡继超, 苏汉. AlN/β-Ga₂O₃HEMT频率特性仿真研究[J]. 人工晶体学报, 2024, 53(8): 1361-1368.
[3]	贺小敏, 唐佩正, 张宏伟, 张昭, 胡继超, 李群, 蒲红斌. AlN/β-Ga₂O₃HEMT直流特性仿真[J]. 人工晶体学报, 2024, 53(5): 766-772.
[4]	刘京明, 杨俊, 赵有文, 杨成奥, 蒋洞微, 牛智川. GaSb单晶研究进展[J]. 人工晶体学报, 2024, 53(1): 1-11.
[5]	潘乘风, 时安琪, 孙大中, 李沙沙, 王冰, 牛相宏. 双层MoS₂/VS₂范德瓦耳斯异质结中界面特性的改善与光学性能的提升[J]. 人工晶体学报, 2023, 52(11): 2007-2013.
[6]	梁财安, 董海亮, 贾志刚, 贾伟, 梁建, 许并社. 1 060 nm锑化物应变补偿有源区激光二极管仿真及其性能研究[J]. 人工晶体学报, 2023, 52(9): 1624-1634.
[7]	隋占仁, 徐凌波, 崔灿, 王蓉, 杨德仁, 皮孝东, 韩学峰. 数值模拟顶部籽晶溶液生长法制备单晶碳化硅的研究进展[J]. 人工晶体学报, 2023, 52(6): 1067-1085.
[8]	杨帆, 许并社, 董海亮, 张爱琴, 梁建, 贾志刚. AlGaN/GaN纳米异质结构中的二维电子气密度研究[J]. 人工晶体学报, 2023, 52(6): 1136-1144.
[9]	董其铮, 黄欣怡. 配体辅助机械化学法制备CsPbBr₃-Cs₄PbBr₆复合NCs及其发光强度和稳定性研究[J]. 人工晶体学报, 2022, 51(12): 2104-2111.
[10]	张博, 蔺明宇, 孙淑艳, 罗新泽. SiW₁₂、CsPbI₃协同提高TiO₂纳米管光电转换效率的研究[J]. 人工晶体学报, 2022, 51(6): 1034-1041.
[11]	平晨, 贾志刚, 董海亮, 张爱琴, 许并社. 垒层温度对InGaN量子点/量子阱复合结构内量子效率的影响[J]. 人工晶体学报, 2021, 50(5): 809-815.
[12]	张利繁, 贾伟, 董海亮, 李天保, 贾志刚, 许并社. InGaN/GaN微米阵列结构的生长及发光性能研究[J]. 人工晶体学报, 2021, 50(4): 776-782.
[13]	王珣;汪莱;郝智彪;罗毅;孙长征;韩彦军;熊兵;王健;李洪涛. GaN基三维结构生长与器件应用[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(11): 1984-1995.
[14]	李金钗;高娜;林伟;蔡端俊;黄凯;李书平;康俊勇. AlGaN量子结构及其紫外光源应用[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(11): 2068-2078.
[15]	陈婷, 胡泽浩, 徐彦乔, 白日胜, 江莞, 江伟辉, 谢志翔. 一步法制备CsPbBr₃/Cs₄PbBr₆复合纳米晶及其荧光性能研究[J]. 人工晶体学报, 2020, 49(2): 252-258.