Mn-N共掺杂SnO2电子结构的第一性原理研究

基于第一性原理方法研究了Mn,N单掺SnO2及Mn-N共掺SnO2的能带结构以及态密度.研究结果表明:单掺和共掺均能使带隙值降低,态密度能量向低能级方向移动,费米能级附近出现杂质能级,材料导电性增强. Mn-N共掺SnO2材料与Mn单掺相比价带顶和导带顶能级出现分离,带隙中出现的杂质能级更多,Mn的分波态密度更加弥散, Mn-N共掺使Mn的掺入更加容易.

Mn掺杂浓度对Mn-N共掺ZnO电子结构及磁性的影响

采用第一性原理的超软赝势法,分别计算单掺杂Mn、Mn-N按1∶1和2∶1共掺杂ZnO掺杂体系的形成能、能带结构、态密度以及铁磁性。计算结果表明,单掺Mn并不能得到稳定的ZnO,Mn-N共掺会形成p型ZnO。相对Mn-N以1∶1共掺(Mn掺杂浓度6.25%),Mn-N以2∶1共掺(Mn掺杂浓度12.5%)具有更低的形成能,更高的化学稳定性。进一步对ZnO掺杂体系的磁性研究表明,单掺Mn及Mn-N共掺均使ZnO体系呈现铁磁性,其磁性主要来源于Mn3d态电子;在Mn-N以2∶1共掺ZnO体系中,由于Mn掺杂浓度提高,导致总磁矩增加,铁磁性增强明显。

退火对ZnMnO:N薄膜p型转变的影响

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备出具有高结晶质量的ZnO:Mn薄膜,经N离子注入和退火处理,成功实现了ZnMnO:N薄膜的p型转变。

锰氮共掺锐钛矿型二氧化钛的电子性质和光学性质研究

利用金属与非金属共掺TiO2半导体提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn掺杂、N掺杂、Mn-N共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质。通过对比,发现单一N掺杂使TiO2的禁带宽度从3.2eV减小到2.83eV;单一Mn掺杂在禁带中产生了三条杂质能级,减小了电子从价带往导带跃迁的能量;而Mn-N共掺杂TiO2锐钛矿晶体后,费米能级偏离价带向导带方向移动,既在价带顶部形成杂质能级,又减小了禁带宽度,电子从杂质能级跃迁到导带仅需要2.1eV(对应波长为590nm)的能量,该能量恰好对应吸收谱中的吸收峰,相比单一掺杂,更加有效地利用了可见光。