摘要：目前,当Ag掺杂Zn O摩尔数为0.0208—0.0278的范围内,Ag掺杂对Zn O吸收光谱影响的实验研究均有文献报道,但是,有两种不同的实验结果,掺杂体系吸收光谱红移或蓝移两种相悖的报道.为了解决本问题,本文采用自旋密度泛函理论(DFT)框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波赝势方法,构建三种Zn1-xAgxO(x=0,x=0.0278,x=0.0417)模型,分别对所有模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,与纯的Zn O布居值和Zn—O的键长相比,掺杂体系布居值减小、Ag—O键长增加、共价键减弱、离子键增强.当Ag掺杂Zn O摩尔数为0.0278—0.0417的范围内,Ag掺杂量越增加、O原子2p轨道、Zn原子的4s,3d轨道电荷数不变、Ag原子的5s轨道电荷数越增加、Ag原子的4d轨道电荷数越减小、掺杂体系晶格常数越增加、体积越增加、总能量越增加、稳定性越下降、形成能越下降、掺杂越难、掺杂体系的带隙越变窄、吸收光谱红移越显著.计算结果与实验结果相一致.并且合理解释了存在的问题.这对设计和制备Ag掺杂Zn O体系的光催化剂有一定的理论指导作用.

摘要：在掺杂量为1.04 at%-1.39 at%的范围内,Ti掺杂ZnO体系吸收光谱分布和电导率的实验结果存在争议均有文献报道,但是,迄今为止,对此未有合理的理论解释.为了解决存在的争议,本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势GGA+U的方法,用第一性原理构建了两种不同掺杂量Zn_(0.9792)Ti_(0.0208)O和Zn_(0.9722)Ti_(0.0278)O超胞模型,所有模型在几何结构优化的基础上,对能带结构分布,态密度分布和吸收光谱分布进行了计算.计算结果表明:在本文限定的掺杂量范围内,Ti掺杂量越增加,掺杂体系体积越增加,体系总能量越升高,体系稳定性越下降,形成能越升高,掺杂越难,掺杂体系布居值减小,Ti-O键长变长,共价键减弱,离子键增强,所有掺杂体系均转化为n型化简并半导体;掺杂体系带隙越变宽,吸收光谱蓝移越显著,电子有效质量越增加,电子浓度越增加,电子迁移率越减小,电子电导率越减小,掺杂体系导电性能越差.计算结果与实验结果相符合.对存在的问题进行了合理的理论解释.对Ti掺杂ZnO光电功能材料的设计和制备有一定的理论指导作用.