ZnS宽禁带半导体毕业设计 (8)

哈尔滨理工大学学士学位论文 迁，至于在3.75eV-13.40eV区间内，则主要来源于Zn3d态与S2p态的能级跃迁。

864 Im (Conductivity) Re(Conductivity)Conductivity20-2-4-6051015202530Energy (eV)图3-14 硫化锌晶体的光电导谱

研究半导体的本证吸收光谱，不仅可以根据吸收限决定禁带宽度，还有助于了解能带的复杂结构，也可作为区分直接带隙和间接带隙半导体的重要依据。从图3-11看，当能量大于3.7eV时吸收曲线开始明显上升，这表明本征氮化镓晶体的禁带宽度在3.7eV左右，与从能带结构图和态密度图中得到的禁带宽度相当。而且吸收曲线一开始便陡峻上升，表明有强烈系数，说明硫化锌晶体为直接带隙半导体。吸收曲线具有三个峰值，分别对应7.11eV、8.52eV、11.10eV，最强吸收峰位于8.52eV处。完整硫化锌晶体在可见光范围内有吸收，所以完整硫化锌应该不是透明晶体。

302520Loss Function151050051015202530Energy (eV)图3-15 硫化锌晶体的损失函数谱

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哈尔滨理工大学学士学位论文 根据复折射率与复介电函数的关系: n2?k2??r ， 2nk??im，可以导出折射率 n和消光系数k,计算结果如图3-10所示。折射率在低频区，趋向2.5，在高频区，趋向0.7。峰值位于5.8eV和8.9eV附近。

利用介电函数与能带之间的关系,计算得到介电函数的虚部的色散关系 ，参见图3-13。利用复介电函数实部与虚部的关系：

??'?i??'?'2d? (3-8) ?r?1?p?'2?0???2p-科西积分的主值 ，可求得的介电函数的实部 ，如图3-13。介电函数虚部峰值与复数折射率的峰值位置很接近，说明他们之间存在内在的联系。

光电导的实部与介电函数的虚部的关系为: ?r?????0??i???，计算得到的光电导实部如图 3-14所示,光电导的实部计算结果显示其峰值位置以及强度分布都与介电函数的虚部也十分相近。

损失函数谱曲线在能量低于16eV时很小，接近零。能量达到17eV时陡然上升，能量在17eV~18eV之间，损失函数为一条斜率很大的直线，几近竖直，能量大于17eV时又陡然下降，大于18eV后为零。曲线有一个峰值，处于16.3eV。

综上所述，函数虚部、光电导谱实部以及复折射率的实部，他们的峰值位置十分接近，说明它们存在着内在的联系，都与电子态密度分布直接相关。它们的本质都与电子的跃迁存在着密切的联系。

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哈尔滨理工大学学士学位论文 结论

本文采用密度泛函理论 (DFT)的广义梯度近似 (GGA)下的平面波赝势法,利用Castep软件包计算了硫化锌晶体的电子结构和光学性质。

(1) 本文的主要内容是关于ZnS的光学性质和掺杂机理的理论研究。通过采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法计算，对本征ZnS及掺杂ZnS的电子结构进行了系统的研究和分析，与已有的相关数据比较后，为今后的理论研究和实验研究提供了很好的参考依据。

(2) 研究半导体的本证吸收光谱，不仅可以根据吸收限决定禁带宽度，还有助于了解能带的复杂结构，也可作为区分直接带隙和间接带隙半导体的重要依据。对开发新光学器件有指导作用

(3) 介电函数虚部、光电导谱实部以及复折射率的实部 ,他们的峰值位置十分接近 ,说明它们存在着内在的联系 ,都与电子态密度分布直接相关。它们的本质都与电子的跃迁存在着密切的联系。

(4) 为了探讨微观结构与宏观光学响应的关系，我们还详细地计算了本征ZnS的复介电函数、复折射率、反射光谱、吸收光谱、能量损失函数等光学性质。通过比较，我们的计算结果和其他理论、实验值符合的很好。

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哈尔滨理工大学学士学位论文 致谢

值此论文完成之际，首先向我尊敬的导师谭昌龙老师表示衷心的感谢！本文是在谭老师的悉心指导下完成的，论文撰写过程中多次请教，得到谭老师认真的教导和热情的帮助，导师渊博的知识、严谨的治学态度、敏锐的思考力、善于发现并解决问题的能力强烈的责任心以及平易近人的作风给学生留下了宝贵的精神财富，令学生终生受益。在此再次对谭昌龙导师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

特别感谢朱志鼎同学在论文撰写过程中给予了极大的帮助和支持。 在论文初稿修改过程中，得到了王超同学的热情帮助，在此表示感谢。

特别感谢我的父母，哥哥和姐姐在论文工作中的一贯支持！

作者谨向所有在论文工作中给予帮助和指导的老师和朋友们表示感谢！

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