闪锌矿ZnO电子结构与光学性质的杂化泛函研究  

Electronic Structure and Optical Properties of Zinc-blende ZnO from Hybrid Functional Calculations

作　　者：范强[1] 何知宇[2] 杨建会[1] 曹进[1] 虞游[3] 孙辉[3] 

机构地区：[1]乐山师范学院物理与电子工程学院,四川乐山614000 [2]四川大学材料科学系,四川成都610064 [3]成都信息工程大学光电技术学院,四川成都610225

出　　处：《四川师范大学学报（自然科学版）》2016年第2期266-271,共6页Journal of Sichuan Normal University（Natural Science）

基　　金：四川省教育厅自然科学重点项目(15ZA0273和13ZB0111)

摘　　要：采用基于密度泛函理论(DFT)的投影缀加波赝势方法,选择广义梯度近似下的PBE(PerdewBurke-Ernzernhof)泛函和HSE06(Heyd-Scuseria-Ernzerhof)杂化泛函,对比研究了闪锌矿氧化锌(ZBZnO)的电子能带结构、态密度、复介电函数和吸收系数等光学性质.研究结果表明,ZB-ZnO为直接带隙半导体,采用HSE06泛函计算的带隙为3.15 eV,与实验结果符合得很好;与PBE相比,采用HSE06泛函计算获得ZB-ZnO导带底附近的态密度减小,导带整体向高能方向移动,而价带中部分区域向低能方向扩展,带隙显著增大,对电子结构的计算更准确;结合电子态密度,分析了介电函数、吸收光谱与电子跃迁间的内在联系,探讨了ZB-ZnO光学性质的微观机理.The electronic structure and optical properties of zinc-blende ZnO（ZB-ZnO） have been investigated using projector-augmented wave（PAW） pseudopotential method,based on the density functional theory（DFT） within the Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）as well as the（Heyd-Scuseria-Ernzerhof） HSE06 hybrid function.The band structure results show ZB-ZnO is direct band semiconductors with a band gap of 3.15 eV,which is very close to the experimental result.Comparing with the PBE result,the DOS near the conduction band minimum（CBM） is decreased,and the position of conduction band shifts towards the higher energy.In addition,the valence bands are extended to the low energy region from the HSE06 function,which increases the band gap remarkably.The results suggest that the HSE06 function is better than PBE on calculating electronic structure.Furthermore,based on the DOS,we also discuss the mechanism of the electronic transitions and optical properties,including complex dielectric function and absorption coefficient in the paper.

关 键 词：闪锌矿氧化锌(ZB-ZnO) 电子结构 光学性质 杂化泛函 第一性原理 

分 类 号：TB303[一般工业技术—材料科学与工程] TB34