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1、C和F摻雜p型ZnO的第一性原理研究李強(qiáng)向暉譚興毅楊永明湖北民族學(xué)院新材料與機(jī)電工程學(xué)院湖北理工學(xué)院摘要：采用棊于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法對(duì)C/F單摻雜ZnO和C-F共摻雜ZnO的0位體系進(jìn)行了研宂，討論了摻雜體系的穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)。研宄結(jié)果表明C和F共摻的形成能比C單摻的形成能小很多，即C和F井摻增加了體系的穏定性;計(jì)算獲得的電導(dǎo)率之比分別為oc_ZnQ/0Zn0=9.45,oF-ZnO/oZn0=6.78,oc_F.Zn0/oZn0=19.62,顯然，C和F共摻雜對(duì)ZnO體系的電導(dǎo)率增強(qiáng)效果最明顯;載流子遷移率之比uc-Zn。/uzno=1.6
2、7,uF-ZnO/uZn0=2.31,u?/uzno=2.50,說明C和F共摻增加了載流子遷移率。綜合電導(dǎo)率和載流子遷移率二者結(jié)果，可認(rèn)為C和F共摻極大地提高了ZnO的導(dǎo)電性。ZnO摻雜體系在可見光波長范圍內(nèi)透射率大于95%，具有良好的透光性。計(jì)算結(jié)果為實(shí)驗(yàn)上制備P型透明導(dǎo)電ZnO材料提供了理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：摻雜ZnO;電子結(jié)構(gòu);電學(xué)性質(zhì);光學(xué)性質(zhì);作者簡介：李強(qiáng)(1982-),男，湖北省人，博士，副教授?；?湖北省自然科學(xué)基金(2014CFB619,2014CFB342)First-principlesStudyofp-typeZnODopedbyCandFLIQiang
3、XIANGHuiTANXing-yiYANGYong-mingSchoolofAdvancedMaterialsandMechatronicEngineering,HubeiUniversityforNationalities;SchoolofMathematicsandJPhysics,HubeiPolytechnicUniversity;Abstract：Inthepaper，thestability,electronicstructures,electricalandopticalpropertiesofp-typezincoxide(ZnO)andC/Fdopedor
4、C~FcodopedZnOsystemshavebeenstudied,basedonthedensityfunctionaltheoryofthefirst-pHnciplescalculationmethod.TheresultsshowthattheformationenergyofC~FcodopcdZnOsystemsarcsmallerthantheCdopedZnOsystems,sotheC~Fcodopingmethodcanenhancethestabilityofthematerials.Theratioofelectricalconductivitya
5、reoc-zno/°zno=9.45，0F-zno/0zno-6.78,oc_F_Zn0/oZn0=19.62,whichshowsthattheC~FcodopingZnOsystemscanenhancetheelectricalconductivity.Forthermore,theratioofcarriermobilityareuC-ZnO/uZnO=1.67，uF-zno/uzno-2.31，[xc-H-zno/Uzno=2.50，sothecodopingmethodalsocanenhancetheelectricalproperties.Ontheother
6、hand，thetransmissionindexofdopedsystemsarehigherthan95%inthevisiblelightrange,whichshowsthatC/FdopedandC_FcodopedZnOhavegoodopticalproperties.Thesecalculatedresultsprovidetheoreticalguidancefortheexperimentalpreparedpurep-typeZnOwithgoodelectricalandopticalproperties.Keyword：ZnOdoped;electr
7、onicstructure;electricalproperty;opticalproperty;1引言寬禁帶半異體材料在光電、軍事、新能源等領(lǐng)域的潛在巨大應(yīng)用前景引起了科研工作者們的持續(xù)關(guān)注UL對(duì)寬禁帶半導(dǎo)體的研宄主要集中在GaN、GaP、InAs、ZnSe、ZnS、Zn0等由III-V和II-VI構(gòu)成的化合物Hl。其中，Zn0材料在室溫下具有3.37eV的寬帶隙和60meV的大激子束縛能，因其優(yōu)異的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性及良好的紫外吸收性能，成為研制光電器件的首選材料［3,5-7］。半導(dǎo)體光電器
