P型掺杂BaSnO_3的电子结构和光学性能的第一性原理研究.pdf

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1、第42卷第2期人工晶体学报Vol．42No．22013年2月JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSFebruary，2013P型掺杂BaSnO的电子结构和光学性能的3第一性原理研究11，2胡诚，谭兴毅(1．湖北民族学院理学院，恩施445000;2．西北工业大学理学院，凝聚态结构与性质陕西省重点实验室，西安710129)摘要:基于密度泛函理论，计算了Y以及In掺杂BaSnO3的稳定性、电子结构和光学性质。结果表明Y以及In掺杂BaSnO3体系结构稳定，且均为p型透明导电材料，在可见光区透过率大于85%，且Y以及In掺杂BaSnO3体系的导电性明显得

2、到了改善。关键词:透明导电材料;电子结构;光学性质中图分类号:O469文献标识码:A文章编号:1000-985X(2013)02-0355-05First-principleStudyonElectronicStructureandOpticalPropertiesofP-typeDopedBaSnO311，2HUCheng，TANXing-yi(1．SchoolofScience，HubeiUniversityforNationalities，Enshi445000，China;2．ShannxiKeyLaboratoryofCondensedMatterS

3、tructuresandProperties，SchoolofScience，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi＇an710129，China)(Received6September2012，accepted2October2012)Abstract:Basedondensityfunctionaltheorycalculations，theelectronicpropertiesandopticalpropertiesofYandIndopedBaSnO3wereinvestigated．Thecalculatedr

4、esultsrevealthatduetotheholedoping，theFermilevelshiftsintovalencebandsandthesystemshowsp-typedegeneratesemiconductorfeatures．Atthesametime，thedensityofstates(DOS)ofthetwosystemsshifttowardshighenergiesandtheopticalbandgapsarebroadened．Theopticaltransmittancewashigherthan85%inthevisi

5、blerangeforYandIndopedBaSnO3systems．Keywords:transparentconductivematerial;electronicstructures;opticalproperties1引言透明导电氧化物(TCO)薄膜由于同时具有很小的电阻率和在可见光区很高的透过率，而被广泛应用于［1-4］［5，6］［7］［8，9］［10］［11，12］薄膜晶体管、电致变色器件、气敏元器件、平板显示器、抗静电涂层、太阳能电池等领域。常见的TCO薄膜有锡掺杂In2O3(ITO)玻璃、铝掺杂的ZnO(AZO)、锑掺杂SnO2(ATO)等材

6、料。这些材料晶体结构都较为复杂，并多以多晶或者非晶存在，而且性质也局限于光、电性能。另一方面，ABO3型化合物由于具有简单的钙钛矿晶体结构和丰富的物理特性，如巨磁电阻性、高温超导电性、铁电性、磁电效应等，［13，14］引起了人们极大的研究兴趣。在薄膜器件制备中，两层薄膜之间由于晶胞参数、界面和材料的兼容性收稿日期:2012-09-06;修订日期:2012-10-02基金项目:国家自然科学基金(61078057，51172183，51202195);湖北民族学院博士人才基金;湖北民族学院博士科研启动基金作者简介:胡诚(1965-)，男，湖北省人，副教授。E-ma

7、il:enshihucheng@163．com356人工晶体学报第42卷等问题，不可避免的会出现界面缺陷，而这些缺陷会给器件性能带来不利的影响。如果各层薄膜都具有相似的结构，那么可以很好的解决界面匹配问题，使得薄膜之间相互外延生长，使得器件性能显著提高，并可能出现一些新的功能。因此，寻找和制备具有钙钛矿结构的TCO材料对全光电子器件具有重要意义。室温时［15］［16］BaSnO3具有立方钙钛矿结构，其晶格常数a=0．4123nm，并在1000℃依然具有很好的热稳定性。未3掺杂的BaSnO3为n型宽带隙半导体材料，其禁带宽度为3．4eV，电阻率在10Ω·cm以上

8、，是一种好的绝缘材料。近年来，以印度科