ZnS的p型掺杂及其光学性质的理论研究

发布时间：2024-07-07 03:05

　　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Z...

【文章页数】：49 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 ZnS材料的基本性质
        1.1.2 ZnS的p型掺杂及光学性质研究进展
    1.2 理论依据及计算方法
        1.2.1 第一性原理计算方法
        1.2.2 密度泛函理论
    1.3 本文研究内容及创新点
        1.3.1 研究内容及其意义
        1.3.2 主要创新点
第2章 模型构建及本征ZnS的第一性原理计算
    2.1 超晶胞构建
    2.2 计算方法
    2.3 本征ZnS的第一性原理计算的可靠性分析
第3章 单掺杂p型ZnS的第一性原理计算
    3.1 N掺杂ZnS体系
        3.1.1 ZnS(N)体系的电子结构分析
        3.1.2 ZnS(N)体系的电荷密度分析
    3.2 P掺杂ZnS体系
        3.2.1 ZnS(P)体系的电子结构分析
        3.2.2 ZnS(P)体系的电荷密度分析
    3.3 As掺杂ZnS体系
        3.3.1 ZnS(As)体系的电子结构分析
        3.3.2 ZnS(As)体系的电荷密度分析
    3.4 结果与讨论
第4章 共掺杂p型ZnS的第一性原理计算
    4.1 Cu/N共掺杂ZnS体系
        4.1.1 ZnS(Cu,N)体系的电子结构分析
        4.1.2 ZnS(Cu,N)体系的电荷密度分析
        4.1.3 ZnS(Cu,N)体系的光学性质
    4.2 Cu/P共掺杂ZnS体系
        4.2.1 ZnS(Cu,P)体系的电子结构分析
        4.2.2 ZnS(Cu,P)体系的电荷密度分析
        4.2.3 ZnS(Cu,P)体系的光学性质
    4.3 Cu/As共掺杂ZnS体系
        4.3.1 ZnS(Cu,As)体系的电子结构分析
        4.3.2 ZnS(Cu,As)体系的电荷密度分析
        4.3.3 ZnS(Cu,As)体系的光学性质
    4.4 结果与讨论
总结及展望
参考文献
致谢
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本文编号：4003057