ZnO納米管的第一性原理研究.pdf

1、氧化鋅(ZnO)是一種特殊的金屬氧化物,具有較寬的帶隙(3.37eV)和較大激子結(jié)合能(60meV),并具有良好的近紫外散射、透明傳導(dǎo)性能、壓電性能、生物適應(yīng)性等,將成為人類最重要的功能材料之一。近年來相關(guān)理論和數(shù)值算法的飛速發(fā)展,使得基于密度泛函理論的第一性原理方法在凝聚態(tài)物理、量子化學(xué)和材料科學(xué)中得到非常廣泛的應(yīng)用。本論文應(yīng)用Materials Studio5.5第一性原理軟件的Castep模塊以及Gulp模塊,研究了ZnO納米管的

2、電子結(jié)構(gòu)、發(fā)光性能的摻雜機理以及P-型摻雜改性等,主要工作如下:
　　l、采用基于密度泛函理論(Density functional theory)的計算方法,研究了n=4,6,9的鋸齒型(n,0)ZnO單壁納米管的電子結(jié)構(gòu),結(jié)果表明:鋸齒型ZnO單壁納米管是一種直接寬禁帶半導(dǎo)體,其能隙隨著橫截面的增大而小量增大,并分析了鋸齒型單壁納米管的核外電子分布圖;
　　2、采用熱蒸發(fā)法制備得到摻Cd含量為3.3at％的ZnO納米管,

3、室溫光致發(fā)光譜(PL)顯示,由于Cd的摻入, ZnCdO納米管的紫外近帶邊發(fā)射(UV NBE)從純ZnO的3.26eV紅移到3.20eV附近。應(yīng)用基于密度泛函理論的計算方法,研究了鋸齒型(9,0) ZnMO(M=Cd,Mg)單壁納米管的電子結(jié)構(gòu)。分析發(fā)現(xiàn)Cd摻雜ZnO納米管能隙值的計算結(jié)果與實驗結(jié)果擬合良好,能隙值隨著摻雜量增加逐漸減小,出現(xiàn)紅移;而Mg摻雜納米管則不同,能帶變化沒有規(guī)律性;
　　3、研究了ZnO納米管的P-型摻雜