纤锌矿Zn1-xCuxO合金的电子结构及相结构稳定性的第一性原理研究

• 作者: 周大伟 宋金璠 张庆瑜 濮春英
• 来源期刊: 低温物理学报
• 关键词: Zn1-xCuxO合金 电子结构 形成焓
• 年，卷（期）: 2013,（3）
• 页码范围: 175-182
• 页数: 8页
• 语种: 中文

摘要

采用第一性原理中的VASP软件包,在考虑所有Cu掺杂原子构型的前提下,对Zn1-xCurO合金的晶格参数、禁带宽度、电子结构和形成焓进行了计算,重点研究了Cu掺杂比例和掺杂原子构型对纤锌矿wz-Zn1-xCurO合金的结构稳定性的影响.计算结果表明:随着Cu含量的不断增加,a值减小了5.3％,而c值增加了3.2％；纤锌矿Zn1-xCuxO合金的禁带宽度随着Cu含量增加而减小,带隙改变量遵循指数变化规律△Eg=1.2x0.5,与实验结果一致；对比不同Cu含量下的Zn1-xCuxO合金电子态密度发现:随着Cu含量的增加,价带顶向高能方向移动和导带底向低能方向移动是带隙变小的根本原因.通过比较纤锌矿、黑铜矿和赤铜矿三种Zn1-xCurO合金形成焓发现,在x＞40％时,纤锌矿Zn1-上CuxO合金的结构开始向黑铜矿相转变.在特定的掺杂浓度下,不等价构型的合金形成焓差异比较大,这样导致在较低的掺杂浓度下,就可能出现纤锌矿和黑铜矿两相共存的现象.经过仔细的研究发现特定掺杂含量下,Cu倾向于占据同一平面内Zn格位.