基于氧化锌原胞的晶格优化方法研究

以氧化锌原胞的晶格优化为例,比较VASP计算程序包中2种晶格优化方法的差异:一种是状态方程拟合法,先设置参数ISIF=2,保持晶格体积不变,优化离子位置,对体积进行缩放计算得到能量与体积之间的关系图(E-V关系图),然后通过Brich-Murnaphan状态方程(BM状态方程)拟合E-V图得到平衡体积,最后通过平衡体积重新计算得到晶格参数;另一种是自动优化法,直接设置参数ISIF=3,同时优化晶格体积和离子位置,计算完毕直接读取晶格参数。结果表明:对于氧化锌原胞而言,2种优化方法得到的晶格体积、晶格常数a、b、c的误差为0.28%、0.11%、0.11%、0.06%;在不同的初始晶格体积条件下,自动优化法得到的晶格体积、晶格常数a、b、c的误差为0.20%-0.77%、0.04%-0.55%、0.04%-0.55%、0.02%-0.63%。与实验参考值相比,2种优化方法得到的晶格常数误差不超过2%,晶体体积误差不超过4%,属于合理的误差范围。综上可知,对于类似氧化锌原胞的简单晶格体系,直接采用ISIF=3自动优化即可得到较为准确的晶格参数结果。     

N掺杂ZnO的缺陷识别与物性调控

ZnO由于其室温下激子稳定存在,因此是一种具备高效发光性能的宽禁带半导体材料.然而,由于ZnO材料本征缺陷种类繁多、性质复杂,且缺乏合适的p型掺杂剂,其出色的光电性能一直未得到应用.近年来,越来越多的研究工作指出, ZnO的材料性质极大程度依赖于其中杂质缺陷的组成,因此对ZnO中缺陷的种类识别和调控手段的研究成为ZnO材料走向应用前待解决的重要问题.本文结合近年来的研究进展,介绍了ZnO中各类本征缺陷的性质和调控手段,指出了N掺杂ZnO体系中受主的主要来源,获得了抑制补偿施主和诱导浅受主的一系列有效方法.在此基础上,提出了等价元素-受主共掺技术,实现了ZnO纳米材料的p型掺杂及同质结LED,并进一步拓展了ZnO纳米材料应用于存储器和宽频光探测器.