N掺杂Cu_2O薄膜的光学性质及第一性原理分析  被引量:8

Optical properties of N-doped Cu_2O films and relevant analysis with first-principles calculations

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作  者:濮春英[1] 李洪婧[1] 唐鑫[2] 张庆瑜[1] 

机构地区:[1]大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室,大连160024 [2]广西桂林理工大学材料科学与工程学院,桂林541004

出  处:《物理学报》2012年第4期380-385,共6页Acta Physica Sinica

基  金:国家自然科学基金(批准号:10904021);国家重点基础研究发展计划(批准号:2007CB616902)资助的课题~~

摘  要:采用射频磁控溅射技术,在不同温度下制备了N掺杂Cu_2O薄膜.透射光谱分析发现,N掺杂导致Cu_2O成为允许的带隙直接跃迁半导体,并使Cu_2O的光学禁带宽度增加.不同温度下沉积的薄膜光学禁带宽度E_g=2.52±0.03 eV.第一性原理计算表明,N掺杂导致Cu_2O的禁带宽度增加了约25%,主要与价带顶下移和导带底上移有关,与实验报道基本符合.N的2p电子态分布不同于O原子,在价带顶附近具有较大的态密度是N掺杂Cu_2O变成允许的带隙直接跃迁半导体的根本原因.N-doped Cu_2O films are deposited at different temperatures by sputtering a CuO target in the mixture of Ar and N2.By the analysis of transmission spectra,it is found that the N-doped Cu_2O films are changed into a direct allowed band-gap semiconductor and the optical band gap energy is enlarged to 2.52±0.03 eV for the films deposited at different temperatures.The first-principles calculations indicate that the energy band gap increase by 25%,which is in good agreement with the experimental result.The change from a direct forbidden band-gap transition to a direct allowed band-gap transition can be attributed to the occupation of 2p electrons of N at the top of valence band in the N-doped Cu_2O film.

关 键 词:Cu_2O:N 禁带宽度 电子态密度 

分 类 号:O484.41[理学—固体物理]

 

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