外界压力作用下ZnO中的缺陷行为

实现ZnO基光电器件的关键是制备出优质的p型ZnO。经过十余年的努力，以多种方法实现了ZnO的p型特性。但是几个关键的科学问题还没解决1.未掺杂ZnO中对n型电导起主要作用的杂质和本征缺陷的种类、形成机制、状态，对p型掺杂的自补偿机制，还没有完全清楚2.观察到的p型电学特性是否来自受主杂质产生的空穴3.p型ZnO的稳定性如何。这些问题不解决，势必会影响对ZnO认识和应用进程。我们利用密度泛函理论和从头算分子动力学，通过压力调制，调整ZnO原子间距和晶格对称性，调控宿主原子与缺陷的相互作用，探索未掺杂ZnO中n型缺陷以及p型杂质的形成机制、存在状态、局域结构及其对导电类型和结构稳定性的影响，了解杂质与缺陷行为对压力的敏感程度。希望为未掺杂ZnO中杂质和本征缺陷的表征提供新的途径，并对自补偿机制有新的认识；对p型ZnO的形成机制、p型电导的稳定性、杂质状态与物理性能关系有更深层次的理解。

为探索ZnO中n型缺陷及p型杂质的形成机制、存在状态、局域结构，了解杂质和缺陷行为对压力的敏感程度，如杂质形成能、束缚能、离化能等随压力的变化情况，我们采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，系统研究了ZnO体系中本征缺陷的存在方式、稳定性以及受外界压力的影响，研究了N-In共掺诱导的p型电导的稳定性、杂质状态与物理性能。从理论上给出了ZnO基底材料MgZnO合金的结构相图以及BeZnO合金的高压结构，并对其电子性质进行了讨论。. 本项目在ZnO杂质的高压行为的探讨、ZnO基底合金高压结构的探索，对p型ZnO的设计、性能的提高以及在极端条件下的应用等方面有着重要的意义。