【知识点详解】
1. **ZnO材料的基本性质**
- ZnO是一种II-VI族的宽禁带半导体材料，具有3.37eV的大禁带宽度和60meV的高激子束缚能。
- 这些特性使得ZnO在短波光电器件中具有巨大潜力，例如压电传感器、变阻器、紫外发光二极管和透明电极等领域。
2. **掺杂的重要性**
- ZnO能带的有效调节和可靠的p型掺杂对于ZnO光电器件的实用化至关重要。
- 能带工程是通过掺杂来改变材料的电子结构，从而调整其电学和光学性能。
3. **S掺杂的研究**
- 使用混合密度泛函理论和投影缀加波方法，研究了S掺杂对ZnO几何结构和电子结构的影响。
- S掺杂会导致带隙随含量增加先下降后上升，这与S-3p电子占据价带顶（VBM）和Zn-4s轨道控制导带底（CBM）有关。
- 晶格常数和阴阳离子间的成键状态变化影响VBM和CBM的上升，使得能带呈现先变窄后变宽的特征。
4. **S对ZnO本征缺陷的影响**
- S掺杂会降低ZnO中空位类型缺陷（如VO，VZn）的形成能。
- SO-VZn复合体的形成能低，易于在非平衡生长条件下形成，但SO-Zni复合体的高形成能阻碍其成为n型导电性的来源。
5. **Li-N共掺杂研究**
- 在Li和N共同掺杂的ZnO中，发现Lii-LiZn和Lii-NO两种中性复合体因库仑引力而稳定存在。
- Lii-NO复合体可在纯ZnO的VBM上方0.36eV处引入一个完全占据的杂质能带，显著降低受主的离化能。
- 在富Zn条件下，NO-Lii-NO复合体由于其低的离化能和形成能，可能是p型导电性的来源。
6. **第一性原理计算**
- 第一性原理计算是基于密度泛函理论的一种方法，用于研究材料的电子结构和性质。
- 通过这种方法，可以预测掺杂如何影响ZnO的稳定性、电子结构以及缺陷的形成和离化能。
7. **关键词**
- 掺杂ZnO的研究集中在如何通过掺杂元素改变其电子结构以优化其性能。
- Li-N共掺杂是实现p型导电性的有效途径，这对于制造高性能的ZnO基光电器件至关重要。
- 第一性原理计算是理解和设计掺杂过程的关键工具，为材料的微结构调控提供理论支持。
总结：这篇硕士论文深入研究了ZnO材料的掺杂效应，特别是S掺杂和Li-N共掺杂对ZnO电子结构的影响，以及这些掺杂如何影响ZnO的能带工程和潜在的p型导电性。这些研究对于理解和改进ZnO基光电器件的性能具有重要意义。
