《表2 本征及Cd-S掺杂Zn O体系的带隙值》

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《Cd-S共掺杂ZnO导电性能的第一性原理研究》

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为了对共掺杂Zn O体系电子结构的相互影响进行分析，理论计算了单掺杂SO、CdZn和共掺杂CdZn-SO、CdZn-2SO四个体系的电子结构图，由图3可知，掺杂体系均为直接带隙半导体。图3 （a）、（b）可知单掺S和Cd元素，掺杂体系的导带和价带更加致密，带间波动更加平稳。当体系中掺入Cd元素后，体系的导带底向下移动，价带顶基本保持不变，体系的禁带宽度减小，并在费米能级附近出现轨道杂化。当体系的能量处于-7e V附近时，体系引入了新的能带，这与之前的研究相一致[26]。图3（c）、（d）分别给出了不同比例的Cd和S元素共掺杂体系的能带结构图，从图中可以发现，Cd、S共掺杂体系的协同效应使得杂化现象更加明显，局域化现象更加明显。与单一掺杂Cd或S元素相比，共掺杂Cd-S体系的能带结构图基本保持一致，但导带的能量值降低。从图3（d）可以发现，CdZn-2SO共掺杂后，体系的导带部分整体下移，价带稍向上移动；费米能级更加靠近价带，减小了体系的禁带的宽度，电子跃迁的能量降低，体系的导电性能提高。由图3（c）、（d）可知，控制元素S的掺杂含量可以调节体系的禁带宽度，进而可以调剂体系的导电性。由表2可知，各个掺杂体系的带隙值，从表中可以得知CdZn-2SO共掺杂体系的带隙值最小，费米能级距离导带位置最近，体系的导电性能最高。