N摻雜ZnO納米線電子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的第一性原理計算

編號：NMJS04227

篇名：N摻雜ZnO納米線電子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性的第一性原理計算

作者：付艷花； 李遠潔

關(guān)鍵詞：第一性原理； 氮摻雜； 氧化鋅納米線； 能帶結(jié)構(gòu)； 形成能

機構(gòu)： 西安交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院； 西安 710049

摘要： 基于密度泛函理論第一性原理的方法計算了 N 摻雜 ZnO 納米線的形成能、能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度。研究了 N 摻雜濃度和 N 原子替換摻雜位置對ZnO 納米線結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和能帶結(jié)構(gòu)的影響。計算結(jié)果表明，未摻雜的 ZnO 納米線為直接帶隙半導(dǎo)體，理論計算的帶隙值為 1.74 eV。當(dāng) N 摻雜的摩爾分?jǐn)?shù)為 2.08%(1 個 N 原子摻雜)時，N 替換 ZnO 納米線第一層最外層位置處的 O 原子時，體系形成能最低，為 4.398eV，納米線結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定；而當(dāng) N 摻雜的摩爾分?jǐn)?shù)為 4.16% (2 個 N 原子摻雜)時，N 替換 ZnO 納米線第一層最外層和中心位置處的 O 原子時體系形成能最低，為 8.508 eV，納米線結(jié)構(gòu)最為穩(wěn)定。此外，兩種 N 摻雜的 ZnO 納米線分別在價帶頂上方 0.49eV 和 0.63eV 處形成 N 雜質(zhì)能級，1 個 N 原子摻雜的納米線結(jié)構(gòu)比 2 個 N原子摻雜的納米線結(jié)構(gòu)具有更淺的 N 雜質(zhì)能級。因此，低 N 摻雜量更容易對 ZnO 納米線結(jié)構(gòu)進行 p 型摻雜，從而為實現(xiàn) p 型 N 摻雜 ZnO 納米線提供理論分析依據(jù)。