ZnO能带及态密度的密度泛函理论研究

《ZnO能带及态密度的密度泛函理论研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第38卷第2期人工晶体学报V01．38No．22009年4月JOURNAL0FSYNTHETICCRYSTAIJsApril，2009ZnO能带及态密度的密度泛函理论研究郭连权，武鹤楠，刘嘉慧，马贺，宋开颜，李大业(1．沈阳工业大学理学院，沈阳110023；2．沈阳工业大学基础教育学院，沈阳110023)摘要：本文采用基于密度泛函理论框架下第一性原理的平面波赝势方法，并采用局域密度近似(LDA)理论和ABINIT软件对ZnO电子结构进行了计算。得到了ZnO的能带和态密度曲线。研究表明，ZnO的价带基本上可以分为三个区域，即下价带区、上价带区和位于一18．1eV处

2、的宽度为1．1eV的价带；导带部分主要是由zn的4s态贡献的，O的2p态在该区域内具有微弱的贡献；ZnO是一种直接宽禁带半导体，导带底和价带顶位于布里渊区中心处，带隙为0．9eV，相对比较该结果优于一些文献给出的计算值。关键词：ZnO；第一性原理；密度泛函理论；能带；带隙中图分类号：073文献标识码：A文章编号：1000．985X(2009)02-0440-05DensityFunctionalTheoryStudyonEnergyBandandDensityofStatesofZnOGUOLian—quan，删Ile—nan，口一hui，MAHe，SONGKa

3、i．yah，LIDa—ye(1．SchoolofScience，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110023，China；2．SchoolofElementaryEducation，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110023，China)(Received2November2008)Abstract：TheelectricalstructureofZnOiscalculatedbyfirstprinciplespseudo-potentialapproachofthep

4、lanewavebaseduponthedensityfunctionaltheory(DFT)usinglocaldensityapproximation(LDA)andABINITpackage．Thecurvesofenergybandanddensityofstates(DOS)ofZnOaregained．Afteranalyzingit§knownthatthevalencebandcanbebasicallydividedintothreeregions．i．e．1owervalenceband，uppervalencebandandtheonel

5、ocatedin一18．1eVwiththewidthof1．1eV：thepartofconductionbandismainlycontributedby4sstateofZn，andstateofOhasonlyalittlecontributioninthisarea．ZnOisakindofsemiconductormaterialwithadirectandwideenergyband．ThebottomofconductionbandandthetopofvalencebandarebothinpointGinthecentreofBrilloui

6、nzone．Theenergygapis0．9eV，whichisbetterthansomeofthecomputedresultsgivenbysomeliteratures．Keywords：ZnO；firstprinciples；densityfunctionaltheory；energyband；energygap1引言自1992年Nakamura等科研人员实现了宽禁带半导体材料GaN的P型薄膜制备的重大突破后，GaN成为短波长(蓝、绿光)发光二极管、激光器和其他相关器件的代表材料。但紧接着在1996年第23届国际半收稿日期：2008—11-02基金项

7、目：沈阳工业大学博士基金资助项目(No．521101302)作者简介：郭连权(1959一)，男，辽宁省人，博士，教授。E—mail：guo—lq@163．eom第2期郭连权等：ZnO能带及态密度的密度泛函理论研究441导体物理年会上，ZnO薄膜室温光泵浦紫外激光被首次报导¨J，这个结果迅速获得了学术界的认可和关注。从1996年至今，ZnO在短波长光电子领域的研究热潮己经持续了20多年，各国科研人员进行了大量的工作，获得了许多重要的成果。ZnO薄膜具有良好的透明导电性、压电性、光电性、气敏性、压敏性、且易与多种半导体材料实现集成化。由于这些优异的性质，使其具有广泛

8、的和许多潜在用途，如表面