《毕业论文：ZnS电子结构的第一性原理研究》.doc

密级：内部 ZnS电子结构的第一性原理研究 The primary principle research?of the ZnS electronic structure 学 院：信息科学与工程学院 专 业 班 级：电子科学与技术0602 学 号：060403039 学 生 姓 名：刘 杰 指 导 教 师：于 慧 (讲师) 2009 年 6 月 毕业设计(论文)指导教师审阅意见 评语： 指导教师： 毕业设计(论文)评阅教师审阅意见 评语： 评阅教师： 毕业设计(论文)答辩成绩评定 专业毕业设计(论文)第 答辩委员会于 年 月 日审定了 班级 学生的毕 业设计(论文)。 设计(论文)题目： 设计(论文)说明书共 页，设计图纸 张。 毕业设计(论文)答辩委员会意见： 成绩： 专业毕业设计(论文)答辩委员会 主任委员 ： ZnS是Ⅱ-Ⅵ族半导体材料中一种重要的半导体材料，它具有优异的机械性能和光学性能，其结构有闪锌矿(β-ZnS)和纤锌矿(α-ZnS)两种，均有着非常宽的带隙，具有优良的电光特性和广泛的应用前景，并已经为越来越多的人们所关注。从上世纪90年代开始，人们就已经对ZnS进行了大量的试验研究，近几年来ZnS材料更是倍受人们的关注。 本文目的就是通过对一些典型材料的理论计算，从而对材料的实验研究进行一些理论解释、补充甚至预言的作用。第一性原理作为一种既古老而又年轻的方法，在材料计算这个领域已经取得了很大的进展，目前大型高速电子计算机的应用，使得此理论研究的优越性越来越突出。 本文即尝试利用计算机模拟技术，应用Materials Studio 4.0 CASTEP软件，通过使用第一性原理研究方法，对ZnS的电子结构和晶格参数等性质进行计算。并根据所计算的结果来预测材料的宏观特性，为发展和制备新型ZnS光电子材料体系提供理论参考。 论文的主要内容如下： 1、介绍了ZnS的结构、基本性质、研究现状和应用情况。讨论了我们的计算工具—CASTEP及其理论基础。 2、研究了纯ZnS的电子结构、光学性质以及键布居情况。计算了ZnS系统的能带结构、键布居参数、电子态密度和吸收光谱。结果表明，ZnS为直接禁带半导体材料，其带隙为3.68eV。纯ZnS在能量低于4eV的范围内几乎没有吸收；由于价带与导带间的跃迁，在3.6eV(345nm)附近有强的带边吸收；吸收主峰位于8.3eV附近。ZnS晶体中Zn原子失去电子，为电子的给与体，S原子得到电子，是电子受主，且Zn原子与S原子形成的是共价键。 3、分析了V掺杂情况下ZnS晶胞的电子结构、光学性质和键布居情况。结果显示，V掺杂为n型掺杂，掺杂后发生了Mort转变，系统从半导体变为金属。掺杂后系统的带隙变小，吸收边红移，并且在2.3eV(540nm)附近出现了新的吸收峰，在可见光区有较强的吸收。V所带正电荷为0.25e，比任何一类Zn原子都要小，同时S—V键的共价性强，键长短。 关键词：ZnS；电子结构；第一性原理 Abstract ZnS is an important semiconductor material of theⅡ-Ⅵ clan semiconductor materials, it has excellent mechanical properties and optical properties, its structure has two kinds, sphalerite (beta ZnS) and Spiauterite (alpha ZnS),both of them have very wide band, with excellent electo-optic properties and broad prospect of application, and has been for more and more people concerned. Since the 1990s, people have made lots of experiment of ZnS, In r