氧化锌掺Ba的电子结构及其性质的研究
发布时间：2020-05-22 04:36
【摘要】：本文运用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了掺Ba氧化锌体材料以及掺Ba纳米结构的氧化锌(包括ZnO薄膜、ZnO纳米管、ZnO纳米线)的电子结构,铁电性能以及光学性能。计算结果表明:1、ZnO体材料和掺杂Ba原子的ZnO(Zn8-xBaxO8)材料的电子结构及铁电特性计算表明:(1)ZnO体材料和掺杂Ba原子的ZnO(Zn8-xBaxO8)材料均属于直接宽带隙半导体材料且带隙宽度随Ba原子掺杂个数的增加而增加。(2)随着Ba原子掺杂个数的增加ZnO极化率增大,但相对介电值减小。2、ZnO薄膜和掺杂Ba原子的ZnO薄膜(Zn5-xBaxO5)材料的电子结构及铁电特性计算表明:(1)ZnO薄膜和掺杂Ba原子的ZnO薄膜(Zn5-xBaxO5)材料都不是直接宽带隙半导体材料且ZnO薄膜禁带宽度随着Ba原子掺杂个数的增加先减小后增大。(2)与纯ZnO薄膜相比,ZnO薄膜掺入Ba原子后的z轴极化率与相对介电值均随掺杂个数的增加先增大后减小。3、ZnO纳米管(nano-tube)和掺杂Ba原子的ZnO纳米管(Zn18-xBaxO18)材料的电子结构、光学性能及铁电特性研究结果表明:(1)掺杂Ba原子前后的的ZnO纳米管体系均为直接宽带隙半导体材料且ZnO纳米管禁带宽度随着Ba原子掺杂个数的增加先增大后减小;(2)ZnO纳米管的x,y,z三个轴上的极化率随着Ba原子掺杂个数的增加均增大,而相对介电值却相对减小。(3)氧化锌纳米管的反射率在可见光区域逐渐增大,并且吸收边有向高能区移动的趋势,即在纳米尺度下存在着类似的“蓝移”现象。4、ZnO纳米线(nano-rod)和掺杂Ba原子的ZnO纳米线(Zn6-xBaxO6)材料的电子结构、光学性能及铁电特性的研究结果表明:(1)ZnO纳米线的能带间隙值随Ba原子掺杂个数的增加先升高后降低;(2)ZnO纳米线的x,y z三个轴上的极化率随着掺杂Ba原子个数的增加均增大,而相对介值数却在减小。(3)氧化锌纳米线的反射率在可见光区域逐渐增大,并且吸收边有向高能区移动的趋势,即在纳米尺度下存在着类似的“蓝移”现象。
【图文】：
宁夏大学硕士学士论文逦第二章结构建立与计算方法逡逑第二章结构建立与计算方法逡逑２．１结构建立逡逑２．１．１邋ＺｎＯ体材料的结构建立和计算逡逑１．体材料模型的建立逡逑（１）导入模型：打开Ｃａｓｔｅｐ软件，打^uｆｉｌｅ－ｉｍｐｏｒｔ邋Ｄｏｃｕｍｅｎｔ（导入模型库中的模型）－计算机中逡逑（Ｃ：＼Ｐｒｏｇｒａｍ邋Ｆｉｌｅｓ＼Ａｃｃｅｌｙｓ＼Ｍａｔｅｒｉａｌｓ邋Ｓｔｕｄｉｏ６．０＼ｓｈａｒｅ＼ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ＼ｍｅｔａｌ－ｏｘｉｄｅｓ＼ＺｎＯ）找到安装邋Ｃａｓｔｅｐ逡逑的目录，找到想要导入的结构。逡逑（２）修改模型显示样式：点击右键，Ｄｉｓｐｌａｙ邋ｓｔｙｌｅ＼Ａｔｏｍ＼ｂａｌｌ邋ａｎｄ邋ｓｔｉｃｋ邋（这是单胞结构）。逡逑（３）建立超晶胞：主页面Ｂｕｉｌｄ＼Ｓｙｍｍｅｔｒｙ＼ｓｕｐｅｒｃｅｌｌ邋（比如输入２＞＜２ｘｌ，就建立成了邋２＞＜２ｘｌ的超逡逑晶胞）。逦逦逡逑
（２）参数设置：Ｓｅｔｕｐ邋里的邋Ｔａｓｋ－Ｇｅｏｍｅｔｒｙ邋Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，邋Ｑｕａｌｉｔｙ－Ｍｅｄｉｕｍ，，邋Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ－Ｇ然后点击邋ｍｏｒｅ，邋选中邋Ｏｐｔｉｍｉｚｅ邋ｃｅｌｌ，其他参数不变；ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＰｓｅｕｄｏｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ－Ｎｏｒｍ－ｃｏｎｓｅｒｖｉｎｇ，其他不变；Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋里选中邋Ｂａｎｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，邋Ｄｓｔａｔｅｓ－Ｃａｌｃｕｌａｔｅ邋ＰＤＯＳ，邋ＰｏｌａｒｉｚａｂｉｌｉｔｙＩＲ邋ａｎｄ邋Ｒａｍａｎ邋ｓｐｅｃｔｒａ，邋Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ邋ａｎａｌｙｓｉｓ－邋Ｃａｌｃｕｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ；ｊ0ｂ邋Ｃｏｎｔｒｏｌ－Ｒｕｎ邋ｉｎ邋ｐａｒａｌｌｅｌ邋ｏｎ邋选邋４；最后点击邋ｒｕｎ邋进行运行。逡逑（３）查看计算结果：点击优化后的结构，选择这个按钮点击ａｎａ｜ｙｓｉｓｉ，出现择你需要的性质，点击ｖｉｅｗ。其中铁电性能直接在Ｅｆｉｅｌｄ邋．邋ｃａｓｔｅｐ里面进行查看。逡逑ｐ］邋ＣＡＳＴＥＰ邋Ａｎａｌｙｓｉｓ逡逑Ｂａｎｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逦▲逡逑Ｃｏｒｅ邋ｌｅｖｅｌ邋ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ逡逑Ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｏｆ邋ｓｔａｔｅｓ逡逑Ｅｌａｓｔｉｃ邋ｃｏｎｓｔａｎｔｓ逡逑ＩＳＳＳＳＥｍａｉｌＢＩＢＨＨＢｉｍｉ逡逑Ｅｌｅｃｌｒｏｎ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ逦%煎义希海牛欤澹悖簦颍铮铄澹洌澹睿螅椋簦义希遥澹螅酰欤簦箦澹妫椋澹哄危迹危镥澹颍澹螅酰欤簦箦澹妫椋欤邋澹幔觯幔椋欤幔猓欤濉靛义希翦危模澹睿螅椋簦澹妫椋澹欤溴澹慑危桑叔义希族澹郑椋澹麇澹椋螅铮螅酰颍妫幔悖邋澹铮铄澹椋恚穑铮颍翦义希殄澹樱洌觯邋澹慑澹洌澹睿螅椋簦澹ǎ板澹妫椋欤邋义
本文编号：2675454
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