ZnO氧化物的电子结构与热学性能的研究

张飞鹏^1,2，曾宏³，路清梅²，张忻²，张久兴²

1. 河南城建学院物理系2. 北京工业大学材料科学与工程学院,新型功能材料教育部重点实验室3. 中国钢研科技集团,安泰科技股份有限公司,纳米能源材料北京市重点实验室

摘 要：采用密度泛函理论基础上的平面波超软赝势第一性原理计算的方法研究了纤锌矿结构热电氧化物ZnO的电子结构和热学性能。电子结构计算结果表明,纤锌矿结构的ZnO存在着约1.0eV的直接带隙,价带中的载流子有效质量较大,导带中的载流子有效质量较小;靠近价带顶的能带中的电子主要为p态电子,靠近导带底的能带中的电子主要为p,d态电子。体系分态密度计算结果表明,费米能级附近的能带主要由Znp,Znd和Op态电子构成,且Znp和Op态电子之间存在着很强的杂化作用。声子态密度及分布计算结果表明,体系晶格振动频率主要集中在3～10THz和10～12THz范围之内,其中振动频率约为11THz的振动模式在体系中数量较多,主要为光学波声子。热电性能理论分析结果表明,ZnO基热电氧化物应该具有较高的Seebeck系数和热电性能。

关键词：ZnO热电氧化物;电子结构;热学性能;