文档介绍：曲阜师范大学
硕士学位论文
AlN和TiO<,2>掺杂体系的电子结构和光学性质的理论研究
姓名:程伟
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:苏希玉
20090401
摘要且恢趾苡蟹⒄骨巴镜男滦凸獾缱硬牧希贏中掺杂元素,可以得到较理想的虯薄膜材料,提高系统的电导率,改善其导电性能和光学性质。本征莕型半导体,存在较多本征施主缺陷绲?瘴籚、苣丫粼邮迪諴型转变,因而无法制得氮化铝峤峁梗庠谝欢ǔ潭壬舷拗屏说;粱獾缙骷目7⒂、氧空位与掺杂锐钛矿低的电子结构和光学性质,并与可能的实验结果进行了比较。我们的计算工具是基于密度泛函理论的软件。芯苛舜緼和掺杂低车牡缱咏峁购凸庋灾省=峁砻鳎緼是直接带隙半导体,带隙为,其价带主要来源于态的贡献,少部分来源于态的贡献;导带主要来源于态的贡献。掺杂后,杂质能级位于导带底附近,与能级形成复合导带底,费米能级插在导带中间,使系统发生莫特相变,由半导体变为金属。纯慕榈绾椴吭.、.,光吸收主要分布在哪芰糠段冢附近的吸收最强,峰值达到一;折射率‰约为,其峰值主要分布在~的能量范围内,当能量大于保折射率随能量的增加逐渐减小;消光系数和光电导率实部的峰值位置与吸收系数的峰值位置对应,~能区内对系统的光学性质影响很小,而在~的低能杉区有新的吸收峰出现,量级达ǎ能量损耗降低。杂贏系统,研究了娲鶤!、以及S隒、共掺。。。三种情况的杂质形成能和电子结构。结果表明,掺杂后系统的禁带宽度都变小;5脑又形成能最小,最容易形成;,是筒粼樱┲。⒌脑质形成能最大,最难形成;但⒖墒瓜低呈迪諴型转变,受主能级位于价带项约处。!:虲、共存时,訡、有补偿作用,.这对系统的妥1洳焕杂谌耦芽骉,系统,研究了掺杂、含氧空位以及氧空位与掺杂共存时系统的电子结构和光学性质。结果表明,纯俏式哟栋氲继澹馕占性谧贤馇掺杂对系统的主要贡献在价带区,掺杂后系统在可见光区有明显的吸收:氧空位可以使系统发生莫特相变,由半导体变为金属,掺杂后系统在可见光区也有较强的吸收;氧空位与掺杂共存时系统在可见光区的吸收相干加强,光吸收的峰值可达ǎ佣、
关键词:纤锌矿蝗耦芽骉:;掺杂;电子结构;光学性质可以明显地改善系统在可见光区的光催化活性。
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翩躲椰乞吼≈唧∥/乡柱传舌呈俸日期::.形硕士母学曲阜师范大学博士/硕士学位论文原创性说明曲阜师范大学博士/硕士学位论文使用授权书硕士黄诩涠懒⒔醒芯抗ぷ魉〉玫某晒B畚闹诳诨啊獭本人郑重声明:此处所提交的博士口硕士匝/论文《蚑,掺杂体系的电子结构和光学性质的理论研究》,是本人在导师指导下,在曲阜师范大学攻读博士口除注明部分外不包含他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均己在文中已明确的方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名:《蚑,掺杂体系的电子结构和光学性质的理论研究》系本人在曲阜师范硕士日学位期间,在导师指导下完成的博士口位论文。本论文的研究成果归曲阜师范大学所有,本论文的研究内容不得以其他单位的名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅。本人授权曲阜师范大学,可以采用影印或其他复制手段保存论文,可以公开发表论文的全部或部分内容。诳诨”
第一章绪论弟一早珀慕峁购突拘灾木褰峁幕拘灾始坝τ因此,晶体中旷配位体为。四面体,的配位情况与卜的配位情况相似,为。侵匾5蘑笠籚族化合物半导体材料,是和奈ㄒ晃榷ɑ衔铮哂腥志体结构:纤锌矿结构较唷⒖谙、闪锌矿结构⒎较唷ⅰ蜗和岩盐结构透式正方结构T诘;辆逯型ǔV还鄄斓搅街纸峁梗聪诵靠蠼峁购蜕列靠蠼峁梗锌矿结构是热力学稳定相,而闪锌矿结构属于亚稳相,在极端高压下才能出现岩盐结构⋯,目前广泛研究和应用的是六方纤锌矿结构的氮化铝。我们本文研究的是纤锌矿纤锌矿粲赑/空间群,对称性为Ц癯J齛.,,,它的棱长小于底面边长,中心原子与锥顶原子的键长稍微大于与锥面原子的键长,四面体。原子与周围的鯪原子形成的四面体,其中沿岱较虻腁狽。键,键长为溆个種。,の.;R籄卜5募俏.#灰籄狽;的键角为。。哂行矶喽捞氐奈锢硇灾省捱牛淼闹苯哟丁⒏叩牡缱杪省⒏