版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、SrTiO3是一種鈣鈦礦型寬禁帶氧化物,室溫下禁帶寬度3.2eV,對可見光透明。適當摻雜后,SrTiO3可變?yōu)榱己玫陌雽w和導體,應用于寬禁帶透明半導體和透明導電領域,如透明薄膜晶體管(transparent thin film transistor,TTFT)、太陽能電池、有機電致發(fā)光器件等。特別是利用n型SrTiO3作為TTFT的有源溝道層,本征多晶SrTiO3充當柵絕緣層,制備出的透明全鈣鈦礦結構TTFT,其電學性能優(yōu)于傳統(tǒng)的非晶
2、硅TFT,這在很大程度上拓寬了TTFT的應用領域。而層狀鈣鈦礦結構氧化物Sr2TiO4具有和SrTiO3類似的電子結構,是一種潛在的寬禁帶透明導電氧化物材料。
目前,研究者已對SrTiO3的半導化摻雜做了大量的研究工作,并取得了一定的進展,但對其電子結構的了解還很匱乏。對層狀鈣鈦礦型透明導電氧化物Sr2TiO4的半導化摻雜工作尚處于起步階段,急需理論指導。同時,隨著微電子器件尺寸持續(xù)減小和比表面積增加,半導體材料表面性質(zhì)對
3、器件性能的影響越來越突出。CO分子吸附在SrTiO3表面,將極大影響SrTiO3表面的電學性質(zhì)。然而目前這方面的實驗信息非常少,相關理論方面的報道也很少。
基于此,本論文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算方法,首先,選擇Nb、Sb、La作為施主元素,In、Sc作為受主元素,研究了半導化摻雜對SrTiO3及Sr2TiO4的電學、光學性質(zhì)及穩(wěn)定性的影響,為實驗上制備光電性能優(yōu)良的、可用于TTFT的鈣鈦礦型透明導電薄膜提供理論
4、依據(jù);其次,在構型計算的墓礎上,研究了CO分子與SrTiO3(100)表面的作用機制,分析討論了CO吸附SrTiO3(100)表面行為對材料結構和電導率的影響。主要的研究內(nèi)容及研究結果如下:
1、選擇Nb、Sb、La作為施主元素,研究了n型半導化摻雜對SrTiO3的電學、光學性質(zhì)及穩(wěn)定性的影響。計算結果表明:Nb、Sb、Lan型摻雜SrTiO3體系的結構穩(wěn)定。LaSr缺陷和NbTi缺陷在SrTiO3材料中的形成能小于SbT
5、i缺陷的形成能;La、Nb的電離能亦小于Sb的電離能。因而,La和Nb是較好的n型SrTiO3施主摻雜元素。La3+離子和Nb5+離子在母體化合物SrTiO3中完全電離,費米能級進入導帶,體系顯示n型簡并半導體特征。Sb摻雜后,SrTiO3∶Sb體系的導帶底發(fā)生畸變,有一小部分電子被雜質(zhì)原子周圍的Ti原子所束縛。摻雜后,SrTiO3∶Nb和SrTiO3∶La體系的可見光透過率均有明顯的提高,且可見光透過率均高于90%。
2
6、、選擇In、Sc作為受主元素,研究了p型半導化摻雜對SrTiO3的電學、光學性質(zhì)及穩(wěn)定性的影響。計算結果表明:In、Scp型摻雜SrTiO3體系的結構穩(wěn)定,摻雜僅引起雜質(zhì)原子近鄰區(qū)域的幾何結構發(fā)生較小的變化。In在SrTiO3中的電離能為0.1336eV,小于Sc在SrTiO3中的電離能0.2088eV。但是,InTi缺陷的形成能遠大于ScTi缺陷的形成能,InTi缺陷在SrTiO3中較難生成。即在相同的制備條件下,Sc比In更易于摻入
7、到SrTiO3材料的晶格中。摻雜后,SrTiO3∶In和SrTiO3∶Sc體系光學吸收邊發(fā)生藍移,摻雜體系的可見光透過率有了明顯的提高,在350-625nm波長范圍透過率高于85%。
3、研究了本征Sr2TiO4晶體的電子結構及光學性質(zhì)。計算結果表明:在Sr2TiO4晶體中,SrO層的插入,使得SrTiO3層Ti原子在c軸方向的聯(lián)系被阻斷,Ti原子的相互作用被局限在ab平面內(nèi),沿c軸方向的Ti-O(2)鍵的強度弱于ab平面
8、內(nèi)Ti-O(1)鍵的強度。Sr2TiO4晶體的吸收帶邊強烈依賴于電磁場極化方向,其(001)極化方向的吸收帶邊遠大于(100)、(010)方向。這表明在Sr2TiO4透明導電薄膜的制備過程中,沿(001)方向生長的Sr2TiO4材料具有較好的光學透明性。
4、選擇Nb、La作為施主元素,研究了n型摻雜對Sr2TiO4體系的電學、光學性質(zhì)及穩(wěn)定性的影響;分析討論了本征氧空位缺陷對Sr1.9375La0.0625TiO3.96
9、875幾何結構及電學性質(zhì)的影響。計算結果表明:Nb、Lan型摻雜Sr2TiO4體系的結構穩(wěn)定。Sr2TiO4材料中LaSr缺陷的形成能小于NbTi缺陷的形成能;La在Sr2TiO4中的電離能為0.1078eV,小于Nb在Sr2TiO4中的電離能0.1345eV。因而,La是較好的n型Sr2TiO4施主摻雜元素。Nb、La摻雜在母體化合物Sr2TiO4中引入了大量由摻雜原子貢獻的自由載流子一電子,費米能級進入導帶,體系顯示n型簡并半導體特
10、征。摻雜后,Sr2Nb0.125Ti0.875O4和Sr1.9375La0.0625TiO4的光學吸收邊發(fā)生藍移,摻雜體系的光學透過率有了明顯的提高。
對Sr1.9375La00625TiO3.96875體系,Vb易于出現(xiàn)在ab平面的O(1)位置。引入Vo后,Sr1.9375La0.0625TiO3.96875體系導帶底產(chǎn)生了一條雜質(zhì)能級,該雜質(zhì)能級局域性很強,電活性很差,因而對Sr1.9375La0.0625TiO3.9
11、6875體系電導率的貢獻很小。
5、選擇In、Sc作為受主元素,研究了p型摻雜對Sr2TiO4體系的電學、光學性質(zhì)及穩(wěn)定性的影響。計算結果表明:In、Sc摻雜后,Sr2In0.125Ti0.875O4和Sr2Sc0.125Ti0.875O4體系顯示p型簡并半導體特征,摻雜體系的穩(wěn)定性降低。Sr2TiO4材料中ScTi缺陷的形成能遠小于InTi缺陷的形成能,Sc的電離能略大于In的電離能。因而,Sc是較好的p型Sr2TiO4
12、受主摻雜元素。此外,Sr2In0.125Ti0.875O4和Sr2Sc0.125Ti0.875O4體系的吸收邊變得平緩,光學吸收邊發(fā)生紅移,摻雜Sr2TiO4體系的可見光透過率顯著降低。
6、選擇CO分子作為吸附質(zhì),研究了CO分子與SrTiO3(100)表而的作用機制,分析討論了CO對SrTiO3(100)表面電學性質(zhì)的影響。計算結果表明:CO以物理吸附的方式吸附到SrTiO3(100)表面。吸附時,CO易于以C端向下的方
13、式垂直吸附在SrTiO3(100)表面,且SrTiO3(100)-TiO2終端表面的化學活性大于SrTiO3(100)-SrO終端表面。吸附前后SrTiO3(100)-TiO2終端表面的電學性質(zhì)不變。
在SrTiO3(100)-TiO2終端表面引入氧空位后,CO與SrTiO3(100)-TiO2終端表面的相互作用顯著增強。SrTiO3(100)-TiO2缺陷表面的電子態(tài)密度分布發(fā)生顯著變化,費米能級Ef附近產(chǎn)生了局域的表面
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 摻雜鈣鈦礦型復合氧化物光吸收特性的研究.pdf
- 鈣鈦礦型復合氧化物吸附小分子的密度泛函理論研究.pdf
- 鈣鈦礦型錳氧化物的超聲特性研究.pdf
- 鈣鈦礦型稀土錳氧化物中摻雜效應的研究.pdf
- 摻雜鈣鈦礦鈷氧化物異質(zhì)結的制備及特性研究.pdf
- 多元摻雜含Pr鈣鈦礦氧化物的結構與物理特性.pdf
- 稀土摻雜鈣鈦礦型復合氧化物的制備及性能.pdf
- 鈣鈦礦錳氧化物A位摻雜效應研究.pdf
- 鈣鈦礦氧化物的B位摻雜效應.pdf
- 有機鉛鹵鈣鈦礦光電特性的理論研究.pdf
- 鈣鈦礦錳氧化物的B位摻雜效應.pdf
- 摻雜鈣鈦礦錳氧化物的制備、結構與磁性.pdf
- 鈣鈦礦型氧化物多晶的物性研究.pdf
- 鈣鈦礦氧化物摻雜實現(xiàn)多鐵性材料的物理特性研究.pdf
- 鈣鈦礦結構錳氧化物基態(tài)特性研究.pdf
- 鈣鈦礦型復合氧化物催化消除NO的研究.pdf
- 鎵摻雜鈣鈦礦鈷氧化物的結構和磁性研究.pdf
- 鈣鈦礦結構摻雜錳氧化物的磁電阻效應研究.pdf
- 摻雜稀土鈣鈦礦鈷氧化物的制備及物性研究.pdf
- 39991.稀土摻雜鈣鈦礦氧化物多晶的結構及電磁特性研究
評論
0/150
提交評論