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本文运用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了掺Ba氧化锌体材料以及掺Ba纳米结构的氧化锌(包括ZnO薄膜、ZnO纳米管、ZnO纳米线)的电子结构,铁电性能以及光学性能。计算结果表明:1、ZnO体材料和掺杂Ba原子的ZnO(Zn8-xBaxO8)材料的电子结构及铁电特性计算表明:(1)ZnO体材料和掺杂Ba原子的ZnO(Zn8-xBaxO8)材料均属于直接宽带隙半导体材料且带隙宽度随Ba原子掺杂个数的增加而增加。(2)随着Ba原子掺杂个数的增加ZnO极化率增大,但相对介电值减小。2、ZnO薄膜和掺杂Ba原子的ZnO薄膜(Zn5-xBaxO5)材料的电子结构及铁电特性计算表明:(1)ZnO薄膜和掺杂Ba原子的ZnO薄膜(Zn5-xBaxO5)材料都不是直接宽带隙半导体材料且ZnO薄膜禁带宽度随着Ba原子掺杂个数的增加先减小后增大。(2)与纯ZnO薄膜相比,ZnO薄膜掺入Ba原子后的z轴极化率与相对介电值均随掺杂个数的增加先增大后减小。3、ZnO纳米管(nano-tube)和掺杂Ba原子的ZnO纳米管(Zn18-xBaxO18)材料的电子结构、光学性能及铁电特性研究结果表明:(1)掺杂Ba原子前后的的ZnO纳米管体系均为直接宽带隙半导体材料且ZnO纳米管禁带宽度随着Ba原子掺杂个数的增加先增大后减小;(2)ZnO纳米管的x,y,z三个轴上的极化率随着Ba原子掺杂个数的增加均增大,而相对介电值却相对减小。(3)氧化锌纳米管的反射率在可见光区域逐渐增大,并且吸收边有向高能区移动的趋势,即在纳米尺度下存在着类似的“蓝移”现象。4、ZnO纳米线(nano-rod)和掺杂Ba原子的ZnO纳米线(Zn6-xBaxO6)材料的电子结构、光学性能及铁电特性的研究结果表明:(1)ZnO纳米线的能带间隙值随Ba原子掺杂个数的增加先升高后降低;(2)ZnO纳米线的x,y z三个轴上的极化率随着掺杂Ba原子个数的增加均增大,而相对介值数却在减小。(3)氧化锌纳米线的反射率在可见光区域逐渐增大,并且吸收边有向高能区移动的趋势,即在纳米尺度下存在着类似的“蓝移”现象。