P型掺杂BaSnO_3的电子结构和光学性能的第一性原理研究.pdf

第42卷第2期人工晶体学报Vol．42No．2
2013年2月JOURNALOFSYNTHETICCRYSTALSFebruary，2013

型掺杂的电子结构和光学性能的
PBaSnO3
第一性原理研究

胡诚1，谭兴毅1，2
(1．湖北民族学院理学院，恩施445000;2．西北工业大学理学院，凝聚态结构与性质陕西省重点实验室，西安710129)

摘要:基于密度泛函理论，计算了以及掺杂的稳定性电子结构和光学性质结果表明以及掺杂
YInBaSnO3、。YIn
体系结构稳定，且均为型透明导电材料，在可见光区透过率大于，且以及掺杂体系的导
BaSnO3p85%YInBaSnO3
电性明显得到了改善。
关键词:透明导电材料;电子结构;光学性质
中图分类号:O469文献标识码:A文章编号:1000-985X(2013)02-0355-05

First-principleStudyonElectronicStructureand

OpticalPropertiesofP-typeDopedBaSnO3

HUCheng1，TANXing-yi1，2
(1．SchoolofScience，HubeiUniversityforNationalities，Enshi445000，China;2．ShannxiKeyLaboratoryofCondensedMatter
StructuresandProperties，SchoolofScience，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi＇an710129，China)
(Received6September2012，accepted2October2012)

Abstract:Basedondensityfunctionaltheorycalculations，theelectronicpropertiesandopticalproperties
，
ofYandIndopedBaSnO3wereinvestigated．Thecalculatedresultsrevealthatduetotheholedoping
theFermilevelshiftsintovalencebandsandthesystemshowsp-typedegeneratesemiconductorfeatures．
Atthesametime，thedensityofstates(DOS)ofthetwosystemsshifttowardshighenergiesandthe
opticalbandgapsarebroadened．Theopticaltransmittancewashigherthan85%inthevisiblerangefor

YandIndopedBaSnO3systems．
Keywords:transparentconductivematerial;electronicstructures;opticalproperties

1引言

透明导电氧化物(TCO)薄膜由于同时具有很小的电阻率和在可见光区很高的透过率，而被广泛应用于
薄膜晶体管［1-4］、电致变色器件［5，6］、气敏元器件［7］、平板显示器［8，9］、抗静电涂层［10］、太阳能电池［11，12］等领
域常见的薄膜有锡掺杂()玻璃铝掺杂的()锑掺杂()等材料这些材
。TCOIn2O3ITO、ZnOAZO、SnO2ATO。
料晶体结构都较为复杂，并多以多晶或者非晶存在，而且性质也局限于光电性能另一方面，型化合
、。ABO3
物由于具有简单的钙钛矿晶体结构和丰富的物理特性，如巨磁电阻性、高温超导电性、铁电性、磁电效应等，
引起了人们极大的研究兴趣［13，14］。在薄膜器件制备中，两层薄膜之间由于晶胞参数、界面和材料的兼容性

收稿日期:2012-09-06;修订日期:2012-10-02
基金项目:国家自然科学基金(61078057，51172183，51202195);湖北民族学院博士人才基金;湖北民族学院博士科研启动基金
作者简介:胡诚(1965-)，男，湖北省人，副教授。E-mail:[e-mail]
356人工晶体学报第42卷

等问题，不可避免的会出现界面缺陷，而这些缺陷会给器件性能带来不利的影响。如果各层薄膜都具有相似
的结构，那么可以很好的解决界面匹配问题，使得薄膜之间相互外延生长，使得器件性能显著提高，并可能出
现一些新的功能。因此，寻找和制备具有钙钛矿结构的TCO材料对全光电子器件具有重要意义。室温时
具有立方钙钛矿结构，其晶格常数［15］，并在依然具有很好的热稳定性［16］未
BaSnO3a=0．4123nm1000℃。
掺杂的为型宽