● 摘要
天然ZnO内部结构在通常情况下存在锌间隙原子与氧空位的本征缺陷，从而导致ZnO呈n型导电性。但是，在ZnO光电性能应用的研究中，如在蓝光和紫外光电器件制备等领域，往往需要获得低电阻的p型ZnO。因此，关于ZnO的p型掺杂问题，无论是实验还是理论上，一直颇受人们关注，并有很多研究报道。然而迄今为止，高稳定高性能p型ZnO的制备依然困难，共掺杂ZnO形成p型结构的掺杂机制并非明确。所以，从理论上对ZnO的p型掺杂机理进行探索研究具有重要的意义。
本文依据基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法，利用VASP软件系统计算了F、Ag共掺杂情况下ZnO的结构与性质，着重从电子态密度、形成能与有效质量三个方面，进行了分析和研究。结果显示，无论是单掺F还是Ag，都无法获得p型ZnO；但是将F、Ag共掺杂，可以导致态密度图中费米能下移，进入价带，有效地增加体系中载流子密度，使得共掺杂后的ZnO具备p型导电的性能。通过对比分析以不同比例共掺杂F、Ag后ZnO的形成能和有效质量，进一步得知:当F:Ag以1:2共掺杂时，ZnO形成能最低，且有效质量较小，掺杂后的ZnO表现出稳定的p型导电的倾向。这对实验上制备共掺杂p型ZnO的具有一定的参考意义。