不同浓度的Nd掺杂对氧化锌的光学性质的影响

 氧化锌是一种宽禁带直接带隙半导体，具有电子漂移饱和度高、介电常数小、导电性能好等特色。近年来，因为稀土元素具有共同的光学性质，在试验上和理论上对稀土掺杂ZnO的光学性质的研讨引起人们的广泛爱好。因为氧化锌是宽禁带半导体，成本低，制备工艺简单。因而，稀土元素掺杂氧化锌在制备光电器材方面具有广阔的使用远景。在理论上，Eu掺杂ZnO具有优质的物理性质和化学性质。在试验上，Eu掺杂ZnO现已被用于平板电视等显示设备。 
　　经过理论研讨发现，不同浓度的稀土元素掺杂氧化锌能够使得氧化锌光电性能发生适当明显的变化。但是，理论上对不同浓度Nd掺杂对氧化锌的光学性质的影响研讨甚少。在本文中，根据密度泛函理论经过第一性原理核算主要研讨了稀土元素Nd掺杂ZnO的光学性质的研讨。首要比较了其间一种掺杂浓度和纯洁ZnO系统的介电函数、吸收系数和反射系数；接着剖析了不同掺杂浓度系统的介电函数；最终，核算了不同掺杂浓度系统的吸收系数。 

　　一切的核算作业都是根据密度泛函理论的第一性原理核算程序即在Vienna Abinit Simulation Package（VASP）代码完结的。选用的交换相关势为广义梯度近似（GGA）。核算参数设置状况：选用网格为5×5×3的Monkorst-park特殊k点对整个布里渊区求和，平面波切断能为450eV。为了得到可靠的结果，在结构优化基础上进行静态核算。 
　　晶格常数a=b=0.3249 nm，c=0.5206 nm，其间c/a为1.602。沿c轴方向的Zn-O键长为0.1992 nm，其他方向为0.1973 nm。在本文中，我们构建的纯洁ZnO的模型为：pure-ZnO晶体的超晶胞由36个原子组成，是在ZnO原胞基矢方向扩展两个单位得到的3×3×1的超晶胞模型（如图1a所示）。O、Zn和Nd的价电子别离选取为O2s22p4、Zn3d104s2、和Nd5s25p65d16s2。不同浓度的稀土元素（Nd）掺杂模型如图1所示。其间，（a）是pure-ZnO为3×3×1超晶胞；（b）是Nd-36为3×3×1超晶胞；（c）是Nd-72为3×3×2超晶胞；（d）是Nd-108为3×3×3超晶胞。 

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