BexZn1-xO1-ySy四元合金热力学性质的第一性原理研究

作者：孟冬雪; 叶盼; 肖兴林; 魏皓然; 刘伯涵; 黎明锴^*; 何云斌^*

来源：湖北大学学报(自然科学版), 2020, 42(03): 259-271.

• BexZn1-xO1-ySy合金
• 热力学性质
• 第一性原理计算
• 相图
• 能带结构

通过等价阳离子如Be,Mg,Cd等部分取代Zn,同时共掺杂等价阴离子S取代O形成四元合金来调控ZnO带隙是目前ZnO能带研究的热点.四元合金中,Be的掺杂可以增加ZnO的禁带宽度,同时掺杂S可以降低晶格畸变,使BexZn1-xO1-ySy(BeZnOS)合金在光电器件领域具有潜在的应用价值.利用第一性原理计算,研究纤锌矿(WZ)、闪锌矿(ZB)和岩盐矿(RS)相BeZnOS合金不同Be、S掺杂含量下各种构型的形成能、电子结构、热力学性质等.通过对BeZnOS合金的吉布斯自由能求出了在T=0K时随掺杂Be和S含量变化的组分相图(随着Be、S的掺杂含量增加,BeZnOS合金在纤锌矿-闪锌矿-岩盐矿三相间转变.计算得到的溶解度间隙岛给出了BeZnOS合金的理论固溶极限,同时也计算出了WZ-,RS-和ZB-BeZnOS四元合金随成分变化的带隙调控的范围.这些为实验上得到高质量不同相结构的BeZnOS四元合金薄膜提供了理论支持,同时也为高性能光电探测器的应用提供有益参考.

• 单位
  湖北大学