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摘要

利用密度泛函理论的平面波超软赝势方法，对纤锌矿TM0.125Zn0.875O（TM=Be，Mg）合金和Ga掺杂TM0.125Zn0.875O的结构参数、能带、电子态密度和光学能隙进行计算和分析. 结果表明：TM0.125Zn0.875O掺入Ga容易实现并且结构更稳定. TM0.125Zn0.875O合金掺Ga 能获得很好的n型材料改性，能隙由导带底Ga 4s 态和价带顶O 2p 态决定. 由于Burstein-Moss移动和多体效应，Ga掺杂后的TM0.125Zn0.875O光学能隙变大，这与实验结果相一致. TM0.125Zn0.875O掺Ga材料可作透明导电薄膜应用到紫外和深紫外光电子器件中.

关键词:

Abstract

The optimized structure parameters, electron density of states, energy band structures and optical bandgaps of the TM0.125Zn0.875O (TM=Be, Mg) alloys and Ga-doped TM0.125Zn0.875O are calculated and analyzed by using the ultra-soft pseudopotential approach of the plane-wave based upon density functional theory. The theoretical results show the Ga-doped TM0.125Zn0.875O materials are easily obtained and their structures are more stable. The Ga-doped TM0.125Zn0.875O are good n-type materials and their energy bandgaps are determined by Ga 4s states of the conduction band minimum and O 2p states of the valence band maximum. Compared with the TM0.125Zn0.875O alloys, the optical bandgaps of Ga-doped TM0.125Zn0.875O become wider due to the Burstein-Moss shift and many-body effects, which is consistent with previous experimental data. The Ga-doped TM0.125Zn0.875O materials are suitable as TCO films for the UV and deep UV optoelectronic device.

Keywords:

作者及机构信息

1.

基金项目:国家自然科学基金（批准号：61176043）、广东省战略性新兴产业专项资金（批准号：2012A080304016）和华南师范大学青年教师培育基金（批准号：2012KJ018）资助的课题.

Authors and contacts

1.

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61176043), the Special Funds for Provincial Strategic and Emerging Industries Projects of Guangdong, China (Grant No. 2012A080304016), and the Youth Foundation of South China Normal University, China (Grant No. 2012KJ018).

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