纳米尺度ZnO:Ni薄膜的结构、力学、电子及光学行为的从头算比较研究

摘要： 采用第一性原理方法研究了纤锌矿相纳米尺度非掺杂及镍掺杂氧化锌薄膜的电子与光学特性。通过全势线性缀加平面波方法运用密度泛函理论计算了薄膜的基本性质。研究发现镍掺杂会降低材料的带隙值。此外还评估了电子态密度有效质量，结果表明导带底电子有效质量随镍掺杂浓度增加而增大。观测到纳米尺度薄膜在紫外-可见光区的反射率降低。镍替代掺杂使特征峰强度减弱，并在吸收峰处出现红移现象。同时静态介电常数和静态折射率随镍含量增加而减小。研究还对模拟化合物的能量损失函数进行了评估。所有计算参数均与现有实验数据及其他理论结果进行了对比验证。