过渡金属（Sc,Ti,V,Cr和Mn）掺杂对CdS光学性质和磁性能的影响

发布时间：2022-01-27 21:55

　　CdS因其直接的光学带隙（室温下2.42 eV）、低电阻率、高吸收系数、高光导率、高电子亲和力和高化学稳定性等性质,已经被广泛应用于光伏、光催化剂和压电器件等光电子领域。CdS还因其是稀磁半导体的主要载体而被广泛应用于超敏感磁场传感器、磁光和高速计算存储器等领域。如何提升CdS基半导体材料的所需特性已经引起了人们的极大关注。本文基于VASP 5.4.4程序包系统地研究了过渡金属（Sc,Ti,V,Cr和Mn）在不同距离掺杂对纤锌矿CdS的结构特性、电子特性、光学特性和磁特性的影响。结果表明:1.各掺杂使得CdS的体积略微减小,但是没有引起晶格畸变,没有改变CdS的纤锌矿结构。且本文中的各掺杂体系易于形成,比本征CdS更稳定。还发现次近邻掺杂相较于其他距离更稳定,而单掺的稳定性较差。2.掺杂没有破坏材料的半导体特性,所有掺杂体系都是直接带隙半导体,且带隙随着Sc,Ti,V,Cr,Mn的掺杂顺序而逐渐减小。各个过渡金属体系中,最近邻掺杂体系的带隙相较于其他更小。还发现随着Sc→Mn的掺杂顺序体系载流子的浓度渐渐增加,所有掺杂体系都是简并半导体。结合载流子的有效质量发现,掺杂不仅可以提高CdS... 

【文章来源】：兰州理工大学甘肃省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

纤锌矿结构(a)和闪锌矿结构(b)的CdS原胞(灰白色是Cd原子，黄色是S原子)

硕士学位论文9本文主要系统地研究掺杂原子的原子序数和掺杂距离的变化分别对于以上特性产生的影响，进一步解释已有的实验，为其它实验提供理论指导。这具有十分重要的意义。本文的创新性主要有两方面。体系化：大多数研究CdS掺杂的报道都是基于一个或者两个原子掺杂进行的，研究中用于掺杂的原子不是很系统，掺杂对材料性质的改变规律不明显，这就很难预测其它类似的实验，不能很好的起到指导作用。本文的掺杂如图1-2所示，研究了随着过渡金属原子序数的依次增加CdS材料的性质变化。横纵向：本文不仅研究了过渡金属随原子序数的依次增加，材料性质的变化。同时还研究了每一种过渡金属的掺杂距离的依次增加对材料性质的影响，如图1-2所示。图1-2.掺杂体系示意图。

b是Sc单掺杂

【参考文献】：
期刊论文
[1]CdS/TiO2纳米晶薄膜的原位法制备及光电化学性能研究[J]. 刘灿军,陈述,李洁.  无机材料学报. 2018(12)
[2]混合溶剂热法制备的CdS微纳米材料的结构及磁性能[J]. 张珠峰,任银拴,谢国亚,钟波.  磁性材料及器件. 2018(04)
[3]Ag,Zn掺杂对CdS电子结构和光学性质的影响[J]. 李春霞,党随虎.  物理学报. 2012(01)
[4]聚乙烯吡咯烷酮/硫化镉量子点修饰电极的制备及其对血红蛋白的测定研究[J]. 李平,刘梅川,张成林,程欲晓,张莉,金利通.  化学学报. 2005(12)
[5]水热微乳液法合成硫化镉纳米棒晶[J]. 张鹏,高濂.  无机材料学报. 2003(04)
[6]Q态硫化镉纳米晶的制备、形态、量子尺寸效应与光催化性能[J]. 章伟光,钟昀,范军,孙姒巧,唐宁,谭民裕,吴隆民.  中国科学（B辑 化学）. 2003(01)

硕士论文
[1]Cu、Y和Ce掺杂改进CdS光学性质第一性原理研究[D]. 蒋先云.鲁东大学 2016



本文编号：3613151