基于第一性原理的zno材料的计算机模拟计算

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1、摘要本文首先阐述了在现有的发达的网络及信息资源之下应该如何进行一个完整的材料设计及计算分析的全部过程。设计的目标是围绕半导体材料znO的特性一一光学属性、电子结构及掺杂后的电子结构对比分析。本文中着重分析比较了M曲。rials咖dio，vAsP'MaterialsExplorcl·等材料计算软件的功能原理、应用范围及优缺点分析。选择出适合目标计算的软件——Ma硎aIsstIldio。本文接下来对ZnO的特性及其掺杂机理进行研究，为利用软件进行材料分析模拟打下理论基础。首先熟悉了znO在气敏特性、光性能、化学性能、半导体性能方面的具体应用，接下来对其制备方法有了一定的了解。最后对z

2、n0本征缺陷进行了详细的分析，并对n型掺杂和p型掺杂做了详细讨论。同时介绍了不同类型的掺杂元素在znO的n型及p型掺杂中的效果以及实验室的一般的制备方法和实现的难易程度。在对p型掺杂各种方法熟悉之后，结合实验制备方法的实现，引入了共掺杂理论，在此理论基础上预测了几种N、Ga的共掺杂结构。本文中的计算利用的是Mal嘶alsstIldio软件中的cAsTEP模块基于密度泛函理论的广义梯度近似算法(GGA)。采用基于第一性原理的超软赝势方法，首先进行了znO的光学属性的计算。利用计算结果和实验数据进行对比判断出了利用软件模拟计算的正确性，并且分析计算产生误差的原因。用同样的方法，先对纯

3、净的znO的电子结构进彳亍计算，先判断软件计算的准确性，迸一步再进行掺杂结构的计算。在软件中建立通过理论预测得到的几种N、Ga共掺杂结构，并再次通过cAsn弹进行第一性原理计算，对得到的能带图、态密度图进行分析比对，并结合纯净的znO的电子结构，筛选出最优秀的p型ZnO共掺杂结构。关键词：znOn型掺杂p型掺杂共掺杂光学属性能带态密度Abshact3AbstractT陆spapere)【pollIldcdhowtoperfbmacompIeteprocessofmaterialdesigll卸d删油肋1aticalanalysis．Thedesi驴ailnedatthcconq埘

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