不同浓度的Nd掺杂对氧化锌的光学性质的影响
发布时间：2023-12-07
氧化锌是一种宽禁带半导体材料，成本低，制备工艺简单。因此，掺杂稀土元素的氧化锌在制备光电器件方面具有广阔的应用前景。理论上讲，铕掺杂氧化锌具有优良的物理化学性能。实验上，铕掺杂的氧化锌已被用于显示设备，如平板电视。
通过理论研究发现，掺杂不同浓度的稀土元素可以使氧化锌的光电性能发生相当明显的变化。但是，关于不同浓度的Nd掺杂对氧化锌光学性质的影响，理论研究很少。本文主要采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了稀土元素钕掺杂ZnO的光学性质。首先，比较了其中一种掺杂浓度和纯ZnO体系的介电函数、吸收系数和反射系数。然后分析了不同掺杂浓度体系的介电函数。最后，计算了不同掺杂浓度体系的吸收系数。
所有的计算都是根据密度泛函理论的第一原理计算程序在维也纳Abinit仿真软件包(VASP)中进行的。使用的交换关联势是广义梯度近似（GGA）。计算参数设置：采用Monkorst-park特殊k点，5×5×3网格对整个布里渊区求和，平面波截止能量为450eV。为了得到可靠的结果，静力计算的基础上进行结构优化。晶格常数 a = b =0.3249 nm ， c =0.5206 nm ，其中 c / a 为1.602。Zn-O键长沿c轴方向为0.1992 nm，其他方向为0.1973 nm。在本文中，我们构建的纯ZnO晶体的模型是：纯ZnO晶体的超晶胞由36个原子组成，是在ZnO晶胞的基矢方向上延伸两个单元得到的3×3×1的超晶胞。模型（如图1a所示）。O、Zn和Nd的价电子分别为O2s22p4、Zn3d104s2和Nd5s25p65d16s2。不同浓度的稀土元素（Nd）的掺杂模型如图1所示。其中，（a）是纯Z数的3×3×1的超级单体（b）Nd-36是一个3×3×1的超级单体。（c）钕-72是一个3×3×2的超级电池。（d）Nd-108是一个3×3的超级单体。
肇庆新润丰高科技材料有限公司拥有完整的氧化锌产业链。其主要产品包括陶瓷级氧化锌（99氧化锌、99煅烧氧化锌、99.5煅烧氧化锌、RA95煅烧氧化锌、RA95型釉活性氧化锌、轮胎级氧化锌、橡塑级氧化锌、电子研磨工具专用氧化锌等。
