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具有優質的物理性質和化學性質。在試驗上，Eu摻雜ZnO現已被用于平板電視等顯示設備。 
　　經過理論研討發現，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，根據密度泛函理論經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系統的介電函數、吸收系數和反射系數；接著剖析了不同摻雜濃度系統的介電函數；最終，核算了不同摻雜濃度系統的吸收系數。 

　　一切的核算作業都是根據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）。核算參數設置狀況：選用網格為5×5×3的Monkorst-park特殊k點對整個布里淵區求和，平面波切斷能為450eV。為了得到可靠的結果，在結構優化基礎上進行靜態核算。 
　　晶格常數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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