《表2 GGA和GGA+U两种方法及实验测量得到的Zn1-xMgxO (0≤x≤0.25) 禁带宽度Tab.2Band gaps of Zn1-xMgxO (0≤x≤0.25) based on GG

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《Zn_(1-x)Mg_xO电子结构及光学性质的第一性原理GGA+U方法研究》

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其中，α表示光吸收系数，hν为入射光子能量，h是普朗克常数，A是比例系数，Eg为ZMO薄膜的光学禁带宽度。将图3（b）中曲线的线性部分延长与横坐标相交，交点所对应的能量即为ZMO薄膜的光学禁带宽度Eg。表2给出了实验测量得到的不同x下ZMO薄膜的禁带宽度值及GGA和GGA+U两种方法计算得到的ZMO禁带宽度值。对于真实的体系与环境交换电子，其能量变换应该是交换前后的两个状态的线性组合，这样的能量变化应该是线性的，而GGA对部分（非整数的）占据的Kohn-Sham轨道的不正确处理导致能量变化是非线性的，这二者之间的能量差就是Hubbard U能量项的来源。因此，引入U值的目的正是为了修正低估能隙问题。参数U的确定也不是凭经验，而是考察DFT与真实势能面的差作为依据的。随着ZMO中x值增加，即Zn浓度降低，Zn-3d与O-2p轨道之间的库伦占位势逐渐减弱，逐渐减小Zn-3d轨道的U值，调节Zn-3d与O-2p轨道间的库伦占位势，具体U值如表2所示。由表2可以看出，计算结果与实验测量值变化结果是一致的，ZMO能隙值随着x的增大而增加，且GGA+U计算得到的结果与实验值更加接近，文中对ZMO态密度及光学性质的讨论均以GGA+U计算得到的结果进行。