Co-Y共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算.pdfVIP

第 32卷第 7期 无 机 化 学 学 报 V01．32No．7 2016年 7月 CHINESEJOURNALOFINORGANICCHEMISTRY 1183—1189 Co．Y共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算 范涛健 袁俊辉 杨永勇 余念念 王嘉赋 (武汉理工大学理学院物理系，武汉 430070) 摘要：采用基于密度泛函理论 fDrr)的第一性原理平面波赝势法研究了本征ZnO、Co和Y单掺杂 ZnO、Co-Y不同配位共掺杂 ZnO的电子结构和光学性质 。计算结果表 明，在本文的掺杂浓度下，Co和 Y单掺杂可 以提高 ZnO的载流子浓度 ，从而改善 ZnO 的导电性，Co．Y共掺时ZnO半导体进入简并状态 ，呈现金属性 。C0掺杂 ZnO会在可见光和近紫外区域发生吸收增强现象，而Y 掺杂 ZnO可以提高体系在紫外区域 的吸收．其 中由于 Co离子和Y离子之间的协同效应 ．Co—Y共掺 ZnO时体系对可见光和近 紫外区域的光子能量吸收大幅增加 ，因此 Co—Y共掺杂 ZnO可 以用于制作光电感应器件 。 关键词 ：ZnO，第一性原理 ，电子结构 ，光学性质 中图分类号：0649．4 文献标识码：A 文章编号：1001—4861(2016)07—1183—07 DoI：10．11862／CJIC．2016．162 First·PrinciplesCalculationsoftheElectronicStructureandOpticalProperties ofCo--Y Co--dopedZnO FANTao·J·ian YUANJun-·Hui YANGYong--Yong YUNian．Nian WANGJia—Fu (SchoolofScience，WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China) Abstract：Theelectronicstructuresand opticalpropertiesofintrinsicCo，Y doped andCo—Y CO-dopedZnO compoundsarecalculatedusingthe firstprinciplepseudopotentialmethodofplanewavebasedon thedensity functionaltheory．Theresultsshow thattheconductivityofZnOcanbeimprovedbyCoandY dopingbecauseof theincreaseincarrierconcentrationundertheorderofmagnitudeofthedopingconcentrationinthispaper．Co—Y CO·dopingleadstodegenerationandmakesZnO metallic．Co—dopedZnO can show enhanced lightabsorption in thevisibleandnearultravioletregions，whiledopingwithY enhancesabsorptionintheultravioletregion．Co．Y CO—dopinggreatlyincreasestheabsorption ofvisibleandnearuhravioletregionsbecauseofthesynergisticeffect betweenY ionsandCoions，whichcanbeusedtopreparetheopto—electronicdevices． Keywords：ZnO；rst—principles；electronicstructure；opticalproperties 0 引 言