分子吸附和表面缺陷对ZnO薄膜紫外探测的影响

作者：苏蓓蓓; 苏德发; 桂青凤

来源：表面技术, 2015, 44(12): 137-142.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.12.022

• ZnO
• 第一性原理
• 紫外探测性质
• 分子吸附
• 表面缺陷
• 紫外吸收

目的研究分子吸附在不同的ZnO表面时,体系的稳定性、电子结构、紫外光吸收情况。方法根据第一性原理密度泛函理论,首先对O2和H2O分子分别吸附在完备的ZnO和具有氧空位的ZnO单层膜表面进行结构优化,然后分析不同体系的电子结构和光学性质。结果通过吸附能可知,分子吸附有利于系统稳定性的提高,其中氧分子吸附最为明显;能带和态密度图显示,分子吸附有利于电子在导带和价带之间的跃迁;差分电荷密度图表明,分子吸附的所有体系都存在电子转移,吸附分子和薄膜之间存在相互作用;光吸收图显示,分子吸附的ZnO体系光吸收明显增强。水分子吸附在含氧空位的ZnO单层膜上时,体系具有较强的紫外吸收、较高的载流子浓度、较小的载流子有效质量以及较好的稳定性,是比较理想的紫外探测材料。结论ZnO单层膜中氧空位和实验环境中的氧气和水汽均能影响体系的紫外响。研究结果可为ZnO基薄膜紫外探测器的发展提供参考。

• 单位
  枣庄科技职业学院; 电子工程学院; 无锡科技职业学院; 重庆电讯职业学院