第 49 卷第 5 期 Vol. 49 No. 5 2019 年 10 月 Oct 2019

所属栏目：功能材料 La掺杂ZnO光电性质的研究

张 蕾，王海芳*，安 宁，王星星 （中北大学 环境与安全工程学院，山西 太原 030051）

摘　要：采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，计算了不同原子百分比含量的La掺杂ZnO 超晶胞的电子结构和光学性质。结果表明，随着La掺杂量的增加，掺杂体系的体积增加，形成能增加，稳定性降低。La掺杂后禁带宽度明显减少，费米能级向上移动进入导带，转化为n型半导体。与未掺杂ZnO相比，La掺杂后引起光吸收边发生蓝移，高能区的吸收峰发生红移。

关键词：La掺杂ZnO；第一性原理；电子结构；光学特性

中图分类号：O649　　文献标识码：A　　文章编号：1009-9212（2019）05-0037-04

Study on Photoelectric Properties of La-Doped ZnO

ZHANG Lei, WANG Hai-fang*, AN Ning, WANG Xing-xing (School of Environment and Safety Engineering,North University of China,Taiyuan 030051,China)

Abstract：The electronic structures and optical properties of La-doped ZnO supercells with different atomic percentages were calculated using the first-principles plane-wave ultrasoft pseudopotential method based on density functional theory. The results show that with the increase of La doping amount, the volume of the doping system increases, the formation energy increases, and the stability decreases. After La doping, the forbidden band width is significantly reduced. The Fermi level moves upward into conduction band, which demonstrates the properties of n-type semiconductor. Compared with undoped ZnO, La doping causes a blue-shift in the light absorption edge, and the absorption peak in the high energy region is red-shifted.

Key words：La-doped ZnO; first-principles; electronic structures; optical properties

基金项目：国家自然科学基金项目（21806147），山西省自然科学基金项目（201801D121268）。

作者简介：张 蕾（1994-），女，山西临汾人，硕士研究生，研究方向：半导体材料理论（E-mail：lzhang2013@163.com）。

联 系 人：王海芳，副教授，研究方向：半导体材料的制备及理论（E-mail：whfang@nuc.edu.cn）

收稿日期：2019-10-05