空位和掺杂对ZnO纳米线电子结构影响的理论研究

发布时间：2017-11-04 08:02

  本文关键词：空位和掺杂对ZnO纳米线电子结构影响的理论研究

  更多相关文章： 第一性原理计算 ZnO纳米线 氧空位 氮掺杂

【摘要】：氧化锌(ZnO)是一种典型的极具潜力的半导体材料,其宽禁带、高激子束缚能等物理特性,大大激发了人们的研究热情。ZnO纳米材料也因其具备了ZnO和纳米材料的多重优点而备受推崇。但是大量的理论和实验证明ZnO本身呈现n型特质,使得其在光电功能器件方面的大规模应用面临着诸多困难。本论文主要采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,以Materials Studio中的DMol3模块为模拟平台,主要研究了三角横截面和六角横截面两种不同截面的准一维ZnO纳米线的物理性能。主要研究内容如下:首先,对纳米材料的研究背景、分类、制备方法等进行了简单的介绍,列举了ZnO纳米材料的性能及其在工业生产和日常生活中的应用,以及本论文的研究意义和目的。其次,以纤锌矿ZnO纳米结构为基础,对比研究了尺寸和氧空位浓度对一维六角截面ZnO纳米线结构稳定性、键长键角、电子结构等的影响,分析了表面锌原子浓度和体氧原子浓度对导带底和价带顶的影响以及禁带宽度随尺寸的变化规律。最后,计算了尺寸和氮掺杂对三角截面一维ZnO纳米线结构物理性能的影响,讨论了以氮原子为氮源的ZnO的p型掺杂和该掺杂对纳米材料稳定性、能带结构和态密度的影响。考虑了无掺杂ZnO纳米线结构的散射机制,分析了其迁移率随温度的变化关系以及不同尺寸结构的迁移率随温度的变化规律。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ132.41

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本文编号：1138514