| 题名 | ZnS的p型掺杂及其光学性质的理论研究 |
| 作者 | 赵伟刚 |
| 答辩日期 | 2017 |
| 导师 | 王青 |
| 关键词 | 密度泛函理论(DFT) 第一性原理 共掺杂 光学性质 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 本文计算了本征ZnS体系,N、P、As单掺杂ZnS体系、Cu/N共掺杂ZnS体系、Cu/P共掺杂ZnS体系和Cu/As共掺杂ZnS体系的优化超晶胞的晶格参数、电子结构、光学性质。计算结果表明:本征ZnS材料是一种直接宽带隙半导体,禁带宽度为2.134eV,由于价带空穴具有大的有效质量,故实现ZnS晶体p-型掺杂比较困难。分析ZnS(N),ZnS(P),ZnS(As)三种单掺杂的晶格参数、能带结构以及态密度,对比本征ZnS的能带结构,发现N单掺杂ZnS在femi能级附近形成了一条深受主能级,并且使得空穴束缚态比较的接近价带顶的电子束缚态,这样就不容易发生电离现象,而且也使得N单掺杂ZnS系统的局域性增强,其结果导致N单掺杂系统的不稳定,无法提高N的固溶度,也使得掺杂浓度下降,所以一般在使用纯N掺杂ZnS时,不能得到非常理想的p型ZnS。同时P单掺杂和As单掺杂相比于N单掺杂,由于其总态密度相对于N掺杂在费米能级没有明显的展宽,故穿越费米能级的价电子数相对较少,掺杂后的带隙相比于N单掺杂并没有变小,但仍属于ZnS的p型掺杂,且其掺杂体系要相对于N单掺杂更加的稳定。ZnS(Cu,N)体系和ZnS(N)体系相比,Cu和N共掺杂ZnS体系比N单掺杂ZnS体系降低了带隙,具有较高的稳定性,适合掺杂,分析其态密度,发现共掺杂体系的总态密度在费米能级附近更加弥散,更多的态密度穿越费米能级,容易获得p型ZnS。同时,ZnS(Cu,P)体系和ZnS(Cu,As)体系分别与ZnS(P)单掺杂和ZnS(As)单掺杂相比,其共掺杂体系都比相应的单掺杂体系更加的稳定,带隙有不同程度的减小,且态密度峰也有不同程度的展宽,其主要是由于S 3p态分别与N 2p态、P 3p态、As 4p态的杂化协同效应引起的,进一步证明了,共掺杂ZnS体系相比于单掺杂ZnS体系有更小的带隙,更适宜做掺杂,对于实现ZnS体系的p-型掺杂具有重要的意义。通过对ZnS(Cu,N)体系、ZnS(Cu,P)体系和ZnS(Cu,As)体系的晶格参数、能带图和态密度分析可知,当Cu和N、P、As的掺杂比例为1:2时,其带隙进一步减小,费米能级附近的杂质态降低了跃迁能,使电子可以从价带更加容易跃迁至导带,提高了ZnS(Cu,N)共掺杂体系对太阳光的吸收率。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 49 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/92367]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵伟刚. ZnS的p型掺杂及其光学性质的理论研究[D]. 2017. |
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