基于第一性原理的In掺杂纤锌矿ZnO光电性质研究的任务书.docx

基于第一性原理的In掺杂纤锌矿ZnO光电性质研究的任务书
一、任务背景
纤锌矿ZnO作为一种广泛应用的半导体材料，具有良好的光电性质，广泛应用于发光二极管、太阳能电池、激光器等领域。In等杂质掺杂的ZnO材料具有更好的电子传输和光学性能，但目前对于In掺杂ZnO材料光电性质的理论研究相对较少，因此开展一项基于第一性原理的In掺杂纤锌矿ZnO光电性质研究显得尤为必要。
二、研究目的
本研究旨在通过基于第一性原理的计算方法，研究In掺杂纤锌矿ZnO材料的电子结构、光学性质和载流子传输性质等方面，分析In掺杂对纤锌矿ZnO光电性质的影响机理，为该材料在光电器件领域的应用提供理论支持。
三、研究内容
1.通过VASP等计算方法，进行In掺杂纤锌矿ZnO材料的晶体结构计算，获取其基本结构参数和晶格常数等性质。
2.计算In掺杂纤锌矿ZnO材料的能带结构，分析能带结构与In掺杂浓度的关系，揭示掺杂对ZnO能带结构的影响机理。
3.计算In掺杂纤锌矿ZnO材料的光吸收系数、折射率、反射率等光学性质，分析掺杂对这些性质的影响机理。
4.计算In掺杂纤锌矿ZnO材料的载流子传输性质，包括电子迁移率、电子有效质量等，分析掺杂对载流子传输性质的影响。
5.对计算结果进行分析和解释，理论上验证材料的光电性质表现，并结合实验结果进行验证和讨论。
四、研究意义
1.对In掺杂纤锌矿ZnO材料的光学性质、载流子传输性质等关键性质进行研究，有助于揭示掺杂对ZnO材料光电性质的影响机理。
2.为In掺杂纤锌矿ZnO材料在LED、太阳能电池等光电器件领域的应用提供理论支持。
3.增强纤锌矿ZnO材料的掺杂机制的了解和理解，提高材料的光电转换效率，促进纤锌矿ZnO材料的进一步应用发展。
五、研究方法
1.基于第一性原理的计算方法，包括VASP等计算软件进行材料的晶体结构计算和能带结构计算。
2.基于DFT方法计算材料的光学性质和载流子传输性质。首先计算电子结构，从中获得复介电函数和光学性质，包括吸收系数、折射率、反射率等；然后采用BoltzTraP代码计算载流子传输性质。
3.数据处理，对结果进行分析和解释，并与实验结果进行验证和讨论。
六、研究进度安排
1.阅读相关文献，制定研究方案，完成文献综述和研究方案，预计用时1个月。
2.进行In掺杂纤锌矿ZnO材料的基本结构参数计算和能带结构计算，预计用时2个月。
3.进行In掺杂纤锌矿ZnO材料的光学性质计算和载流子传输性质计算，预计用时2个月。
4.分析计算结果，论文撰写，预计用时2个月。
5.论文修改和投稿，预计用时1个月。
七、参考文献
1.G.G.Qin,Y.H.Zhao,Y.S.Guo,etal.,J.Appl.Phys.,118,115708(2015).
2.A.Zheng,X.L.Wu,H.Liu,etal.,J.Mater.Sci.Mater.Electron.,27,13181-13186(2016).
3.Y.T.Song,L.L.Jia,X.J.Jing,etal.,Appl.Surf.Sci.,263,748-752(2012).
4.H.Guo,Q.F.Zhang,T.H.Yang,etal.,J.Mater.Sci.Mater.Electron.,28,17250-17255(2017).
5.Z.L.Du,H.J.Dai,J.L.Huang,etal.,J.Appl.Phys.,109,123509(2011).