Al轻掺杂对CaMnO3晶态材料结构与电迁移性质的影响研究

通过电子平面波函数密度泛函理论的计算分析方法系统研究了Ca位Al轻掺杂钙钛矿结构CaMnO3基晶态材料的晶体结构、电子结构和载流子迁移性质.结果表明,Al轻掺杂使得CaMnO3基晶态材料的晶格参数增大,在b轴方向上增大程度最高,在c轴方向上增大程度最小.Ca位Al轻掺杂之后,CaMnO3中的O-Mn-O八面体向2个O顶点方向拉长,八面体产生扭曲变形.Al轻掺杂前后的CaMnO3基晶态材料均为间接带隙半导体,其带隙宽度分别是0.713和0.695 eV,Al掺杂属于电子型掺杂.经过Al掺杂之后CaMnO3基晶态材料的导带有效质量大大提高.Al掺杂CaMnO3基晶态材料费米能以下,p状态态密度最高,s状态态密度最低;在费米能以上,d状态态密度最高,s状态态密度最低.Al掺杂大大提高了CaMnO3基晶态材料的载流子浓度.CaMnO3中O-Mn-O八面体中底平面上的O原子电子对载流子迁移过程的贡献大于顶点处的O原子电子贡献程度.