ZnS掺杂Ag、Fe的第一性原理研究
【摘 要】为研究闪锌矿结构ZnS掺杂Ag、Fe体系的电子结构和磁学性质，论文通过基于密度泛函理论的第一性原理计算方法计算了该掺杂体系的能带结构和自旋态密度。结果表明：ZnS掺杂Ag、Fe时的态密度在费米能级附近出现了一个杂质能级，Ag掺杂为p型掺杂，Fe掺杂为n型掺杂；过渡金属Fe掺杂ZnS时使ZnS的磁学性质得到改变。
【Abstract】In order to study the electronic structure and magnetic properties of Ag and Fe systems doped into ZnS in the sphalerite structure， this paper calculates the energy band structure and the spin density of the doping system by the first-principles calculation method based on the density functional theory. The results show that the density of ZnS doped with Ag and Fe has an impurity level near the Fermi level， Ag doping is p-type doping， Fe doping is n-type doping； transition metal Fe doping into ZnS makes the magnetic properties of ZnS changed.
【关键词】ZnS；第一性原理；掺杂；磁学性质
【Keywords】ZnS； first principle； doping； magnetic properties
【中图分类号】F224-39 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）07-0151-02
1 引言
ZnS是一种重要的宽禁带Ⅱ-Ⅵ族本征半导体材料，在各个领域都有广泛的用途和应用前景。但纯ZnS材料的带隙使其在一些领域中的应用受到了限制，因此，合理摻杂ZnS使其电子结构和性质得到改变，以适应不同领域的实际需求，具有广阔的应用前景。Bhargava等人[1]在1994年发现，ZnS晶体在掺杂Mn2+后具有很高的量子发光效率。Anuja等人研究了掺杂Cu的ZnS系统，发现了系统从纤锌矿到闪锌矿的相变等。
本文研究了ZnS掺杂Ag、Fe的磁学性质和电子结构，主要基于第一性原理的计算方法进行计算，为半导体新材料的开发提供理论依据和实验指导。计算结果与实验结果较为符合。
2 理论模型与计算方法
计算采用基于密度泛函理论（density functional theory，DFT）的广义梯度近似（generalized gradient approximation，GGA）修正方法[2-5]。采用超软赝势（ultra-soft pseudo-potential，USSP）近似描述价电子与离子实之间的相互作用；交换相干函数...
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