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1、C和F掺杂p型ZnO的第一性原理研究李强向晖谭兴毅杨永明湖北民族学院新材料与机电工程学院湖北理工学院摘要：采用棊于密度泛函理论的第一性原理计算方法对C/F单掺杂ZnO和C-F共掺杂ZnO的0位体系进行了研宂，讨论了掺杂体系的稳定性、电子结构和电学性质、光学性质。研宄结果表明C和F共掺的形成能比C单掺的形成能小很多，即C和F井掺增加了体系的穏定性;计算获得的电导率之比分别为oc_ZnQ/0Zn0=9.45,oF-ZnO/oZn0=6.78,oc_F.Zn0/oZn0=19.62,显然，C和F共掺杂对ZnO体系的电导率增强效果最明显;载流子迁移率之比uc-Zn。/uzno=1.6
2、7,uF-ZnO/uZn0=2.31,u™/uzno=2.50,说明C和F共掺增加了载流子迁移率。综合电导率和载流子迁移率二者结果，可认为C和F共掺极大地提高了ZnO的导电性。ZnO掺杂体系在可见光波长范围内透射率大于95%，具有良好的透光性。计算结果为实验上制备P型透明导电ZnO材料提供了理论指导。关键词：掺杂ZnO;电子结构;电学性质;光学性质;作者简介：李强(1982-),男，湖北省人，博士，副教授。基金:湖北省自然科学基金(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引言宽禁带半异体材料在光电、军事、新能源等领域的潜在巨大应用前景引起了科研工作者们的持续关注UL对宽禁带半导体的研宄主要集中在GaN、GaP、InAs、ZnSe、ZnS、Zn0等由III-V和II-VI构成的化合物Hl。其中，Zn0材料在室温下具有3.37eV的宽带隙和60meV的大激子束缚能，因其优异的导热性、导电性、化学稳定性及良好的紫外吸收性能，成为研制光电器件的首选材料［3,5-7］。半导体光电器
