光電材料|ZnO透明導電氧化物光電性能的從頭計算研究
氧化鋅被認為是替代摻銦氧化錫的第三代透明導電薄膜。
可廣泛應用于太陽能電池的電極、電子儀器的顯示等設備上。
本文研究了ZnO薄膜的光電性能及其不同的生長方向,得到了**的生長方向。
用密度泛函理論對ZnO體系進行了計算。利用量子濃縮程序計算了穩定結構的能帶結構、態密度等電子性質。
結果表明,ZnO(002)晶體平面的價帶**值和導帶最小值均通過費米能級,系統表現出半金屬性質,這對系統的電學性能有重要影響。利用wannier90程序對帶結構進行插值,得到了**的**局部Wannier函數。
利用密度泛函微擾理論研究了聲子的性質,得到了**的聲子動態矩陣和電子聲子耦合矩陣元。在此基礎上,利用弛豫時間近似和電子聲子耦合理論,利用Perturbo程序求解玻爾茲曼輸運方程。
得到了不同溫度下的散射速率和弛豫時間,分析了電導率和遷移率隨溫度升高而降低的原因。
在光學性質的計算中,采用了隨時間變化的密度泛函理論和。利用x程序求解Kohn-Sham方程,通過得到介電函數求出折射率、吸收系數、可見光透過率等重要光學性質。
結合電學和光學特性分析,確定(002)晶面為**生長方向,這與實驗得到的**生長方向一致。
因此,為制備更好的ZnO薄膜提供了理論依據和支持。本論文的工作填補了氧化鋅理論研究的空白。
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