摘要：对于Y掺杂ZnO,当摩尔数在0.0313-0.0625之内,Y掺杂量越增加,吸收光谱发生红移和蓝移两种不同实验结果均有文献报道.本文使用Materials Studio软件下的CASTEP模块中密度泛函理论的第一性原理平面波模守恒（Norm conserving）赝势GGA＋U的方法,构建了未掺杂纤锌矿ZnO单胞以及Y掺杂ZnO的Zn（0.9687）Y（0.0313）O超胞、Zn（0.9583）Y（0.0417）O超胞和Zn（0.9375）Y（0.0625）O超胞模型.对掺杂前后体系的能带结构、态密度、差分电荷密度、布居值以及吸收光谱进行了计算.计算结果表明：当Y掺杂摩尔数在0.0313-0.0625之内,Y掺杂量越增加,掺杂体系的晶格常数、体积、总能量越增大,掺杂体系越不稳定、形成能越增大、掺杂越难;掺杂体系中平行于和垂直于c轴的Y-O键布居值越减小、离子键越增强、共价键越减弱、键长越变长;掺杂体系的最小光学带隙越变宽、吸收光谱发生蓝移现象越明显.吸收光谱的计算结果与实验结果相符合,合理解释了吸收光谱红移、蓝移的争论.这对制备Y掺杂ZnO短波长光学器件能起到一定的理论指导作用.

关键词：y掺杂zno 最小光学带隙 吸收光谱 第一性原理 

单位：内蒙古工业大学理学院物理系 呼和浩特010051 上海海事大学文理学院 上海201306