Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究  

First-principles study of electronic structure for Cd-doped wurtzite ZnO

作　　者：唐鑫[1] 吕海峰[2] 马春雨[1] 赵纪军[3] 张庆瑜[1] 

机构地区：[1]大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连116024 [2]中国科学院计算机网络信息中心超级计算中心,北京100080 [3]大连理工大学高科技研究院,大连116024

出　　处：《物理学报》2008年第2期1066-1072,共7页Acta Physica Sinica

基　　金：国家自然科学基金(批准号:10605009)资助的课题.~~

摘　　要：采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究.通过对掺杂前后电子能带结构,态密度以及分态密度的计算和比较,发现CdxZn1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据;而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制.随着掺杂浓度的增加,决定带隙宽度的CBM的位置下降,同时VBM的位置上升,从而导致了带隙的变窄,出现了红移现象.此外,Cd掺杂会使晶胞发生膨胀,这种张应变也是导致CdxZn1-xO禁带宽度变小的原因之一.Using the density-functional theory （DFT） combined with the projector augumented wave （PAW） method, we have investigated the electronic structure of Cd-doped wurtzite ZnO. Analysis of the band structures, density of states （DOS） and partial density of states （PDOS） of CdxZn1-xO shows that the valence band maximum （VBM） is determined by O-2p states and the conduction band minimum （CBM） is occupied by the hybrid Cd-5s and Zn-4s orbital. The energy of CBM decreases and the energy of VBM increases with increasing Cd-doped concentrations. Both effects lead to narrowing of the band gap. Furthermore, it was found that Cd-doped can cause tensile strain in the crystal structure, which also reduces the band gap.

关 键 词：密度泛函理论 电子结构 Cd掺杂ZnO 

分 类 号：O472[理学—半导体物理]