用GGA+U法研究稀土掺杂对ZnO电子结构磁性和光学性质的影响

• 作者: 张云鹏 张美光 张蓉 杨志怀 许强
• 来源期刊: 光子学报
• 学科: 工学
• 关键词: 电子结构 磁性 光学性质 密度泛函理论 稀土掺杂ZnO
• 年，卷（期）: 2017,（9）
• 所属期刊栏目: 材料
• 页码范围: 22-31
• 页数: 10页
• 分类号: TQ626|TQ630|O436.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/gzxb20174609.0916004

摘要

基于自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波模守恒赝势方法,确定了准确计算Zn16O16超晶胞各原子对应的U值;通过计算形成能和化学键的布局分析了掺杂结构的稳定性;通过原子电荷布局和自旋电子态密度的计算分析了掺杂结构的能带结构和磁性状态;讨论了各稀土原子掺杂对ZnO吸收光谱的影响.结果表明:稀土元素的引入使晶格膨胀,Zn-O键最长键增大而最小键减小,导致氧四面体畸变;Y/La/Ce掺杂的ZnO具有亚铁磁性,Th掺杂ZnO则呈弱铁磁性,Ac掺杂ZnO为顺磁体;稀土元素使ZnO的价带和导带下移,费米能级进入导带,增强了体系的电导率;Y/La/Ac掺杂对ZnO带隙宽度的影响较小,吸收光谱略微蓝移,而Ce/Th掺杂则有效提升了ZnO对可见光的吸收.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	许强	宝鸡文理学院物理与光电技术学院	32	90	5.0	8.0
2	张蓉	西北工业大学理学院	50	547	13.0	22.0
3	杨志怀	西安理工大学材料与工程学院	11	62	3.0	7.0
5	张云鹏	西安理工大学材料与工程学院	50	342	11.0	16.0
8	张美光	宝鸡文理学院物理与光电技术学院	17	27	3.0	4.0