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1、Zn空位對Al-P共摻雜ZnO電子結(jié)構(gòu)影響的第一性原理計算李磊磊李維學(xué)戴觸王青蘭州理工大學(xué)理學(xué)院蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國家重點實驗室摘要：采用第一性原理平面波贗勢法計算ZnO（Al，P）體系的晶格參數(shù)和電子結(jié)構(gòu)，重點分析Zn空位對體系晶體結(jié)構(gòu)、形成能、態(tài)密度的影響.計算結(jié)果表明:A1和P共摻雜過程中，AlZn-PZn有更低的形成能，能帶分析呈現(xiàn)n型.并隨著Zn空位濃度的增大使得摻雜后的晶胞體積減小，晶格常數(shù)c先堉大后減小.存在Zn空位的摻雜體系形成能比AlZn-PO摻雜體系低，體系較穩(wěn)定.能帶分析呈現(xiàn)p型趨勢.A1和P以1:2的比例摻雜時，體系的形成能降低
2、，體系更穩(wěn)定；同時，比較1個VZn和2個VZn的Alzn-Pz#摻雜體系的能帶結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，隨著Zn空位濃度增大，帶隙增大，體系P型化特征增強.AlZn-2PZn共摻雜體系帶隙減小為0.56eV，更有利于提高其導(dǎo)電性質(zhì).然而出現(xiàn)2VZn后，帶隙增大為0.73eV,小于本征ZnO帶隙，P型化程度更強烈;此外態(tài)密度分析表明2VZn的AlZn-2Pz,、.共摻雜使得態(tài)密度更加分散，更多的電子穿過費米能級使得P型化更明顯.因此，將A1/P按1:2的比例共摻且Zn空位增至2個時，可以獲得導(dǎo)電性能更好的p型ZnO.關(guān)鍵詞：A1-P共摻雜;第一性原理;Zn空位;電子結(jié)構(gòu);作者簡介：李磊磊（199
3、2-）,男，碩士研宄生;E-mail:heatj@foxmail.com作者簡介：李維學(xué)（W63-）:教授，博士，主要從事半導(dǎo)體材料第一性原理計算仿真研究，E-mail:lwx@lut.cn收稿日期：2016-09-12基金：國家自然科學(xué)基金（50873047）EffectsofZincVacanciesonElectronicStructureofAl-PCo-dopedZnO:First-principlesCalculationsLILeileiLIWeixueDAIJianfengWANGQingSchoolofSciences，LanzhouUniversityofT
4、echnology;StateKeyLaboratoryofAdvancedProcessingandRecyclingofNon-ferrousMetals，LanzhouUniversityofTechnology;Abstract：Withpseudo-potentialplane-wavebasedondensityfunctionaltheory(DFT)，effectsofzincvacanciesonZnOlatticeparametersandelectronicstructureofAl-Pco-dopedwerestudied.Formationenergy
5、,densityofstatesareanalysed.TtshowsthatAlZnPZnhasthelowestformationenergyandpresentsn-typeintheprocessofco-doping.Presenceofzincvacanciesmakecellvolumedecrease，andlatticeconstantcincreaseanddecreasesasconcentrationofzincvacanciesincrease.Accordingtoformationenergyofcodoping,formationofzincva
6、canciessystemismorestablethanAlZn-PO.SystemwithA1andPratioof1:2co-dopingcanreduceformationenergyandbecomemorestable.WithcomparisonsofbandstructureofVZnand2VZn，itisfoundthatbandgapincreasedwithzincvacanciesincreasing,whichmakesp-typeZnOmoreobviousandenhancesconductivityofAlZn-2PZnco-dopingsys
7、tems.However,forAlZn-2PZnco-dopingof2VZn,itshowsgreatsuperiorityofp-type.Accordingtostatedensityanalysis,AlZn-2PZnof2VZnmakesthestatedensitymorediffuse,andgothroughtheFermilevel,whichleadstoformationofobviousp-type.Asaresult,betterp-typeZnOcanbeobt
