zno与znsb第一性原理研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要第一性原理计算是以密度泛函理论为基础，将多电子体系转化为单电子的研究，通过求解薛定谔方程，得到材料的电子结构，使材料的计算从介观和原子层次深入到电子层次，这样就可以从本质上探讨材料的许多特性。因此，本论文就以第一性原理为主要研究方法，以ZnO、znSb为研究对象，以电子结构信息为基本点，从电子层面解释了研究对象的性质以及性能发生改变的理论机制。ZnO是一种用途比较广泛的半导体材料，它的很多性能与其表面性质密切相关。但目前，对其各表面还没有比较全面的研究，因此本论文第三章就对其四个低指数

2、表面((001)、(100)、(101)和(110)面)的电子结构进行比较系统的研究，从而得出它们不同的特性；掺杂是改善材料特性的主要方式，但对其表面掺杂后吸附的第一性原理研究不太多，目前还没有对其掺Cr后的O吸附的电子性能进行计算，本论文第四章就对此进行了研究；ZnSb作为一种比较有前途的半导体金属合金型热电材料，实验研究在掺杂Te后其半导体类型从P型转变为N型，但其转变机制不是很清晰，本论文第五章从电子层面进行了研究。以上研究所得的主要结论如下：①对ZnO的四个表面((001)、(100)、(101)和(110)

3、面)的电子结构的计算，包括能带结构、态密度、电荷密度，得出(110)面能量最低、松弛幅度也最小、因此在四个面中相对比较稳定，(001)面仅次之；四个面均为直接带隙，其中(101)面的禁带宽度最小，(110)面最大，禁带宽度越大，对应的电阻值越大，导电性越弱；ZnO四个表面的能态组成基本一致，即价带主要由Zn3d和O2p态形成，导带主要由O2p态贡献，不同之处在于各面形成的态密度及分波态密度的峰值大小、位置及个数；对于电荷密度，(001)与(100)两面的强度比其他两面要强，这说明了其成键能力以及电荷转移的潜能比较强。

4、由于计算表面各优值不匹配，可通过掺杂来改善表面的综合性能。②未掺杂cr时，对znO(001)表面的O吸附性能进行计算，得出吸附前后其态密度没有发生明显变化，电荷密度比较弱，吸附O与表面原子的电子转移也不多，说明纯的(001)表面对0吸附性能一般。③掺杂Cr后，(001)表面仍属于半导体类型，但带隙变窄，这有利于价带电子跃迁到导带，使其导电性增强，电阻降低；态密度的位置也发生了明显变化，有左移趋势；电荷密度明显增强。掺杂后吸附O前后的电子结构也发生了明显变化，费米能级的位置由最初靠近导带变为更接近价带，这表明有更多的价

5、带电子跃迁到导带，并且吸附前后的电荷密度图以及电子转移图也证明了这一点，使得重庆大学硕士学位论文中文摘要表面与吸附O之间发生更多的电子转移，两者相互作用增强，从而提高了ZnO表面对0的吸附性能。因此，掺杂Cr是提高Zn0吸附O气敏性能得以提高的一个途径。④建立了ZnSb掺杂不同浓度的Te的稳定的原子模型。纯的ZnSb为P型半导体，当掺杂Te浓度为1．56at％和2．34at％时，ZnSb则转变为N型。研究表明这是因为掺杂元素Te的s和p轨道电子，在导带底部形成了微弱的但可见的施主能级，从而使费米能级位于接近导带的位置

6、，使其显示N型。当掺杂浓度升高到3．12at％时，ZnSb又转变为P型，是形成了新的P型化合物ZnTe的缘故。关键词：第一性原理计算，Zn0表面，ZnSb，掺杂，吸附II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTFirSt-principlescalculationsarebaSedondensity胁ctionaltlleo阱ThismemodcanmakemesystemofmaIlyelec仃Dns缸ansfomintothesingleeleCtronresearch．TheelectlIollicstru

7、ctureofmateri猷scanbeobtainedbys01VingtheSchmdingerequation，sothematerialsarecalculated行omt11emesoscopica11datomicleVelchallgingtot11eeleCtrollicleVels．7rherefore，thismesisist0employfirstprinciplesasthemainresearchmemod，ZnO砌dZnSbaSt11eobjectsof咖dies，theelec们nics

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