ZnO∶Cu体系具有p型导电性并出现室温铁磁性,但是对于其磁性来源还颇有争议.用Cu掺杂ZnO晶体容易增加空位缺陷产生的几率,从而使ZnO∶Cu体系产生磁性.因此,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法对ZnO∶Cu及其本征空位缺陷体系进行了理论研究,分别计算分析了ZnO∶Cu超晶胞中相对Cu为近邻、次近邻、远近邻位置锌空位和氧空位的出现后体系的晶格结构、形成能、能带结构、态密度以及磁矩,以便准确合理地对其电磁特性进行判定.结果表明,ZnO∶Cu远近邻Vzn容易形成且其费米能级附近态密度较无缺陷体系增大,导电性增强;而含Vo的缺陷体系禁带远远增大且变为间接带隙半导体,其费米能级处的态密度几乎不变或微弱减小,导电性无增强.Cu近邻Vzn和Vo的引入会导致ZnO∶Cu掺杂系统的磁性相几乎或完全消失,但较远Vo的出现无法显著改变磁性,较远Vzn的出现使体系磁性增强.因此,在实验过程中要实现ZnO∶Cu掺杂体系的良好电磁特性,应尽量避免Cu近邻V‰和Vo的出现,而有效利用远近邻锌空位缺陷.
ZnO∶Cu 空位缺陷 第一性原理 电磁特性 形成能 态密度