不同濃度的Nd摻雜對氧化鋅的光學性質的影響

 氧化鋅是一種寬禁帶直接帶隙半導體，具有電子漂移飽和度高、介電常數(shù)小、導電性能好等特色。近年來，因為稀土元素具有共同的光學性質，在試驗上和理論上對稀土摻雜ZnO的光學性質的研討引起人們的廣泛愛好。因為氧化鋅是寬禁帶半導體，成本低，制備工藝簡單。因而，稀土元素摻雜氧化鋅在制備光電器材方面具有廣闊的使用遠景。在理論上，Eu摻雜ZnO具有優(yōu)質的物理性質和化學性質。在試驗上，Eu摻雜ZnO現(xiàn)已被用于平板電視等顯示設備。 
　　經(jīng)過理論研討發(fā)現(xiàn)，不同濃度的稀土元素摻雜氧化鋅能夠使得氧化鋅光電性能發(fā)生適當明顯的變化。但是，理論上對不同濃度Nd摻雜對氧化鋅的光學性質的影響研討甚少。在本文中，根據(jù)密度泛函理論經(jīng)過第一性原理核算主要研討了稀土元素Nd摻雜ZnO的光學性質的研討。首要比較了其間一種摻雜濃度和純潔ZnO系統(tǒng)的介電函數(shù)、吸收系數(shù)和反射系數(shù)；接著剖析了不同摻雜濃度系統(tǒng)的介電函數(shù)；最終，核算了不同摻雜濃度系統(tǒng)的吸收系數(shù)。 

　　一切的核算作業(yè)都是根據(jù)密度泛函理論的第一性原理核算程序即在Vienna Abinit Simulation Package（VASP）代碼完結的。選用的交換相關勢為廣義梯度近似（GGA）。核算參數(shù)設置狀況：選用網(wǎng)格為5×5×3的Monkorst-park特殊k點對整個布里淵區(qū)求和，平面波切斷能為450eV。為了得到可靠的結果，在結構優(yōu)化基礎上進行靜態(tài)核算。 
　　晶格常數(shù)a=b=0.3249 nm，c=0.5206 nm，其間c/a為1.602。沿c軸方向的Zn-O鍵長為0.1992 nm，其他方向為0.1973 nm。在本文中，我們構建的純潔ZnO的模型為：pure-ZnO晶體的超晶胞由36個原子組成，是在ZnO原胞基矢方向擴展兩個單位得到的3×3×1的超晶胞模型（如圖1a所示）。O、Zn和Nd的價電子別離選取為O2s22p4、Zn3d104s2、和Nd5s25p65d16s2。不同濃度的稀土元素（Nd）摻雜模型如圖1所示。其間，（a）是pure-ZnO為3×3×1超晶胞；（b）是Nd-36為3×3×1超晶胞；（c）是Nd-72為3×3×2超晶胞；（d）是Nd-108為3×3×3超晶胞。 

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