極化效應對ZnO極性面穩定性的影響研究

《極化效應對ZnO極性面穩定性的影響研究》是依託西安交通大學，由耶紅剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：極化效應對ZnO極性面穩定性的影響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：耶紅剛
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

表面結構與性質是半導體物理性質的重要組成部分，與很多實際套用密切相關，也是半導體物理研究的重要領域。ZnO是一種具有廣泛套用前景的半導體材料，纖鋅礦結構兩個極性面（0001）和（000-1）是最常見的表面，但對其穩定機理至今沒有達成共識，實驗上也存在一些傳統理論不能解釋的現象，成為了ZnO研究領域的一個重要與熱點問題。本項目將對ZnO極性面的穩定機理進行系統研究，特別關注極化效應對極性面結構的影響，以及內部雜質和缺陷通過極化場對極性面結構的間接影響。傳統理論對這些因素考慮不足，但我們認為對ZnO將特別重要。項目的完成將充分揭示ZnO極性面的穩定機理，對實驗結果作出更加合理的解釋，為其它類似材料提供借鑑。還將對半導體極性面理論的進一步完善具有重要學術價值。

結題摘要

實驗發現ZnO極性面的結構表現出複雜性和多樣性，有一些結構傳統表面理論不能給出很好的解釋。本項目計畫通過第一性原理計算探索ZnO表面結構與材料內部缺陷（雜質）的關係，從一個新的角度研究ZnO極性面的穩定機理。研究發現，由於ZnO很強的離子性，其表面電子結構和III族氮化物等其它半導體有很大區別。ZnO表面沒有在體相帶隙中形成孤立的表面態，表面態和價帶及導帶存在明顯交疊，這種現象在（0001）面更為突出。這種交疊導致表面和內部很容易發生電荷轉移，正是這個原因把表面和內部缺陷密切聯繫了起來，內部缺陷的變化會影響到表面的形貌。我們認為這就是ZnO極性面結構多樣性和複雜性最根本的物理機理。這一結論對於理解ZnO表面相關的其它現象也提供了新的視角。