بررسی آثار نقص های بلوری و آلایش نقره روی ویژگی های ساختاری و الکترونیکی اکسید روی با استفاده از روش های شبیه سازی در ابعاد اتمی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده برق دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشجوی دکتری

2 دانشکده برق دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، استادیار

3 دانشکده برق دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، استاد

چکیده

در این مقاله، از روش شبیه سازی در ابعاد اتمی بر پایه محاسبه ی تابع چگالی الکترونی (DFT) برای بررسی خواص ساختاری و الکترونیکی اکسیدروی با نقص های نقطه ای به همراه ناخالصی نقره استفاده شده است. ابتدا نقش ناخالصی های ذاتی اکسیدروی مثل تهی جای اکسیژن (VO) و تهی جای روی (VZn) بعنوان عامل کاهنده یا فزاینده ی حامل های نوع-p بررسی شده است. همچنین، شرایط دستیابی به اکسیدروی نوع- p با ناخالصی نقره، انرژی تشکیل و خواص الکترونیکی نقص های مرتبط با این ناخالصی مورد بررسی قرار گرفته است. مشخص شد که نقص های ذاتی VO و VZn فضای اطراف خود را دچار تنش می کنند و بترتیب، نقص های نوع-n و نوع-p با ترازهای انرژی eV 0.16 و 0.20 eV نسبت به لبه ی باند هدایت و ظرفیت ایجاد می کنند. ناخالصی Ag در ملاء غنی از اکسیژن جای اتم Zn در ساختار اکسیدروی قرار می گیرد و تراز ناخالصی پذیرنده 0.14 eV بالای پهنه ی ظرفیت ایجاد می کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of structural and electronic properties of native point defects and Ag doping in ZnO applying first principles calculations

نویسندگان [English]

  • Saeed Masoumi 1
  • Ebrahim Nadimi 2
  • Faramarz Hossein-Babaei 3
چکیده [English]

In this work, we have investigated the structural and electronic properties of native point defects as well as Ag doping in ZnO applying first principles calculations based on density functional theory. The effect of point defects such as VO and VZn are studied in the increasing and decreasing of p-type carriers. In addition, structural properties, formation energies, defect levels of VO, VZn, Agi, AgO and AgZn are calculated to show the possibility of achieving p-type doping in different environment. VO and VZn are calculated to be donor and acceptor defects, with defect levels of 0.16 eV and 0.20 eV under the conduction band and above the valance band, respectively. At O-rich condition, Ag could replace Zn sites in ZnO crystal structure, which induces an acceptor level 0.14 eV above the top of valance band. As a results, Ag dopant may leads to p-type ZnO in O-rich condition with a proper acceptor level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DFT
  • Formation energy
  • Ag dopant
  • ZnO
  • P-type dopant