二维ZnO材料的缺陷结构及其光学性质

发布时间：2022-12-11 10:57

　　本文基于第一性原理计算,研究了空位缺陷的2DZnO:Mg/Be体系的电子结构和光学性质;镧系元素掺杂ZnO的电子结构和光学性质以及Pt/Au在ZnO表面的吸附结构。研究结果表明:（1）在2DZnO:Mg/Be体系里,双层ZnO中空位缺陷比单层体系空位缺陷的形成能要低,说明空位缺陷更容易存在于双层体系。对于层状ZnO:Mg,随着Mg杂质的引入,氧空位的形成能量将减少,而层状ZnO:Be中将随Be的引入形成能量增大。在单层ZnO:Mg/Be两种体系内,锌空位比氧空位更容易形成。在2DZnO:Mg/Be体系里,氧空位在费米能级附近将诱导杂质能级从而来改善系统的导电性,而锌空位不能。光学吸收谱表明,氧空位缺陷会引起蓝移,而锌空位缺陷会引起红移。也就是说,两种空位会产生相反的光学特性。因此,2D ZnO:Mg/Be中的空位缺陷是提高其电导率的重要缺陷,并增强其在光电子及光催化的潜在应用能力。（2）在镧系元素掺杂ZnO中,由于镧系元素的离子半径比Zn的离子半径大而导致晶格常数会变大。由于镧系元素-4f轨道和O-2p轨道、Zn-3p轨道和4s轨道杂化耦合作用使得掺杂后的结构呈现一定的磁性。随着镧系元... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 ZnO的基本结构和基本属性
    1.3 ZnO的国内外研究现状
    1.4 ZnO材料的应用
    1.5 本论文的结构
第二章 基本理论和计算方法
    2.1 引言
    2.2 密度泛函理论
        2.2.1 薛定愕(Schr?dinger)方程
        2.2.2 绝热(Born-Oppenheimer)近似
        2.2.3 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.4 Kohn-Sham方程
    2.3 交换-关联能泛函
        2.3.1 局域密度近似(LDA)
        2.3.2 广义梯度近似(GGA)
        2.3.3 库仑关联交换作用项U
    2.4 平面波赝势方法
    2.5 VASP程序包简介
    2.6 光学性质的计算
    2.7 本章小结
第三章 二维ZnO:Mg/Be的缺陷结构和光学性质
    3.1 引言
    3.2 计算方法与结构参数
    3.3 空位形成能
    3.4 带有空位缺陷的电子结构
    3.5 空位缺陷对光学性质的影响
    3.6 本章小结
第四章 La系掺杂ZnO的电子结构和光学性质
    4.1 引言
    4.2 计算方法及缺陷形成能
    4.3 掺杂体系的电子结构
    4.4 光学性质
    4.5 本章小结
第五章 Pt/Au在 ZnO表面的吸附
    5.1 引言
    5.2 可能的吸附位和吸附能
    5.3 Pt/Au在 ZnO表面的成键情况
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的学术成果
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]铋系光催化剂的形貌调控与表面改性研究进展[J]. 赫荣安,曹少文,余家国.  物理化学学报. 2016(12)
[2]稀土Ce掺杂对ZnO结构和光催化性能的影响[J]. 余长林,杨凯,余济美,彭鹏,操芳芳,李鑫,周晓春.  物理化学学报. 2011(02)



本文编号：3718657