CuInO2材料掺杂改性的基础研究

Exploring new type of optoelectronic materials has fundamental scientific and practical significance in the development of society and economy. Recently, intense research has focused on the use of the wide band-gap bipolarity semiconductor material CuInO2 which will allow to the fabrication of that total transparent optoelectronic materials. One of the key questions is how to improve the electric and optical properties of CuInO2 by doping. In this proposal, using first-principles electronic structure calculations we will investigate the effect of transition metal dopant on the electronic structure of CuInO2. We will examine (i) the band structure of CuInO2, (ii) the electronic mechanism of the interaction of transition metal dopants with CuInO2, and (iii) the effect of transition metal dopants on the electric and optical properties of CuInO2 materials. In addition, we plan to make prepartion for material CuInO2 in experimental research. The proposed theoretical and experimental research will enhance the understanding of In-base optoelectronic materials and is directly relevant to the area of Guangxi where there is abundance of the In element. This proposal will not only provide the research idea for design of new type ln-based optoelectronic materials, but will also greatly stimulate the development of In-base materails research in Guangxi

研制开发新型的光电材料对促进社会经济发展具有重要的科学意义和实用价值。利用新型双极性宽禁带半导体材料CuInO2实现全透明光电材料是目前深入研究的热点，其中的一个关键问题是如何通过掺杂改善CuInO2材料的导电性和透光性。本项目采用第一性原理方法，重点探索掺杂过渡金属对CuInO2材料电子结构和能带结构的影响，研究内容包括CuInO2材料的能带结构，过渡金属在CuInO2材料中的微观作用机理以及过渡金属掺杂对CuInO2材料导电性及透光性的影响等一系列的重要基础问题，并从实验上制备CuInO2材料。通过本项目的理论和实验研究工作以期待更进一步提高人们对铟基光电材料的认识，并紧密结合广西铟元素含量丰富的巨大优势.本项目不仅为设计新型的铟基光电材料提供研究思路，而且还极大促进铟基材料研究在广西的发展。

研制开发新型的光电材料对促进社会经济发展具有重要的科学意义和实用价值。利用宽禁带CuInO2铟基材料实现全透明光电材料是目前深入研究的热点。利用第一性原理计算方法，研究掺杂元素Mg、Be、Mn对CuInO2材料的作用机理，分别对替代Cu、替代In、进入间隙位三种掺杂模式进行计算。计算结果发现，Mg原子的替位掺杂不会引起CuInO2体材料内部原子弛豫, 在氧化学势极大情况下，MgIn能大量生成且缺陷位置在价带顶上方0.05，同时也避免了Mgi、MgCu的形成，MgIn因此能成为CuInO2理想受主缺陷，能较好地提高材料的P型导电性能。另外，因为较高的形成能和深的跃迁能级，Mg、Be、Mn三种元素替代Cu和进入间隙位的掺杂模式都不会给材料带来N型导电性能。.通过本项目的进行，共发表科研论文12篇，其中5篇核心，3篇被SCI收录；此外，还有十项发明专利被授权。