MgO材料電子結(jié)構(gòu)和光學性質(zhì)研究.pdf

1、MgO材料因其在等離子體顯示器件、深紫外光電器件領(lǐng)域和量子點領(lǐng)域的應用價值，受到廣泛關(guān)注。
　　本文基于密度泛函理論和GW方法研究了MgO材料及其摻雜合金Mg1-xZnxO、Mg1-xCaxO、Mgvx SrxO和Mg1-xScxO的電子結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上采用Bethe-Salpeter方程研究了其光學性質(zhì)，如激子光譜和激子躍遷。同時，還研究了這些摻雜材料作為PDP介質(zhì)保護層，其二次電子發(fā)射系數(shù)的變化情況。
　　研究結(jié)果表明，

2、摻雜可有效調(diào)制MgO的帶寬。在MgO中摻雜小禁帶半導體材料如ZnO、CaO和SrO會使帶寬隨著摻雜濃度的增大而逐漸降低;摻雜ScO會引入雜質(zhì)能級，使得帶寬降低，并且合金表現(xiàn)出鐵磁性。帶寬降低和雜質(zhì)能級的引入對于MgO材料在等離子體顯示器件中的應用非常有利，可提高MgO薄膜的二次電子發(fā)射系數(shù)，進而提高離子體顯示板的放電效率。此外增加外加電場也可改變其禁帶寬度，在外加電場作用下，導帶隨著電場強度增加向低能端移動，禁帶寬度變小。但是PDP中電

3、場強度較低，對MgO帶寬影響很小。
　　激子光譜計算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，考慮電子空穴對相互作用的GW+BSE方法得到的譜線更加接近于實驗值，可以更加精確描述晶體的光學性質(zhì)。摻雜合金Mg1-xAxO的激子光譜譜線隨著摻雜濃度增大而逐漸紅移。當摻雜濃度從0增加到0.5時，Mg1-xZnxO的激子光譜中第一個激子峰從5.75eV紅移到3.23eV。當摻雜濃度從0變化到0.25時，Mg1-xCaxO激子光譜中第一個激子峰從5.75eV紅移到4.82