稀土（Tm、Yb、Ce）掺杂 ZnO 的 DFT 研究：结构、光电与电学性质
材料科学
2020-04-23 v1
摘要
采用基于全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法、在 Wien2K 代码中实现的密度泛函理论（DFT），对纤锌矿 ZnO 掺杂稀土元素（Tm、Yb、Ce）进行了比较研究。结构参数由 PBEsol 泛函计算，与实验数据吻合良好。电子（态密度、能带结构）与光学（吸收系数、反射率、折射率）性质由 TB-mBJ 势确定。稀土元素掺杂的 ZnO 对光电性质有显著影响，主要源于 4f 电子的存在。电子结构结果表明，在原始 ZnO 中掺杂 Tm、Yb、Ce 使带隙增大，且与实验结果定性一致。多数情况下费米能级移至导带，呈现 n 型特征。电导率基于半经典玻尔兹曼方程，使用 BoltzTrap 代码计算。观察到电导率与温度及载流子浓度呈正相关。我们的结果为未来将 Tm、Yb、Ce 掺杂 ZnO 化合物用于集成光电器件与太阳能电池的研究奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2004.10728,
title = {DFT study of rare earth (Tm, Yb, Ce) doped ZnO: structural, optoelectronic and electrical properties},
author = {M. Khuili and N. Fazouan and H. Abou El Makarim and E. H. Atmani and D. P. Rai and M. Houmad},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.10728},
year = {2020}
}