锰、钐、铈掺杂氧化锌 ：基于第一性原理的磁光性能分析

本书主要介绍了应变和缺陷态对Mn、Sm、Ce 掺杂ZnO磁光性能的影响，利用第一性原理计算，探索其磁光性能调控的机理，包括过渡金属Mn 掺杂和氧空位缺陷态的耦合作用对ZnO磁光性能的调控以及调控机理，稀土元素Sm 掺杂、点缺陷以及应变耦合作用对ZnO磁光能性能的调控及调控机理，以及稀土元素Ce 掺杂、点缺陷以及应变耦合作用对ZnO磁光性能的调控及调控机理。通过这三个调控机制研究ZnO磁光性能，不仅可以揭示点缺陷、掺杂和应变耦合作用对ZnO磁光性能调控机理以及相关实验现象，对长期困扰实验研究的缺陷问题也给出了合理解释。本书内容对于理解ZnO磁光性能的调控机理以及设计ZnO 材料将有所帮助。
本书可供太阳能电池、自旋电子器件以及光催化等领域的研究人员参考使用，也可供从事材料计算的研究人员阅读使用。

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第1章 理论与计算方法 001
1.1 稀磁半导体002
1.2 稀磁半导体的磁性来源003
1.2.1 RKKY 理论003
1.2.2 平均场理论004
1.2.3 双交换作用理论005
1.2.4 束缚磁极化子（BMP）理论007
1.3 稀磁半导体的吸收光谱008
1.3.1 伯斯坦- 莫斯（B-M）效应009
1.3.2 带隙重整化效应 010
1.4 能带理论 012
1.4.1 绝热（Born-Oppenheimer）近似 013
1.4.2 单电子（Hartree）近似 013
1.4.3 Hartree-Fock 近似 014
1.5 密度泛函（DFT）理论 015
1.5.1 Hohenberg-Kohn 定理 015
1.5.2 Kohn-Sham 方程 016
1.5.3 局域密度近似（LDA）017
1.5.4 广义梯度近似（GGA）018
1.5.5 杂化密度泛函 019
1.6 应变理论 019
参考文献020

第2章 含本征点缺陷的ZnO磁光性能分析 023
2.1 模型与计算方法024
2.2 含本征点缺陷ZnO 的稳定性分析025
2.3 含本征点缺陷ZnO 的磁性分析028
2.4 含本征点缺陷ZnO 的光学性质分析032
参考文献038

第3章 Mn 掺杂ZnO 的磁光性能分析 041
3.1 含点空位的不同位置Mn 掺杂ZnO磁光性能分析042
3.1.1 模型与计算方法042
3.1.2 结构和稳定性分析043
3.1.3磁性分析048
3.1.4 光学性质分析055
3.2 含点空位的不同浓度Mn 掺杂ZnO磁光性能分析060
3.2.1 模型与计算方法 061
3.2.2 结构和稳定性分析062
3.2.3磁性分析063
3.2.4 光学性质分析068
3.3 含点空位的不同价态Mn 掺杂ZnO磁光性能分析074
3.3.1 模型与计算方法075
3.3.2 结构和稳定性分析076
3.3.3磁性分析080
3.3.4 光学性质分析085
参考文献 091

第4章 含点缺陷的Sm 掺杂ZnO 的磁光性能 097
4.1 不同价态缺陷对ZnO:Sm磁光性能的影响098
4.1.1 模型与计算方法098
4.1.2 对结构与稳定性的影响 100
4.1.3 对磁学性能的影响 103
4.1.4 对光学性能的影响 110
4.2 应变对ZnO:Sm磁光性能的影响 119
4.2.1 模型与计算方法 119
4.2.2 对结构与稳定性的影响 121
4.2.3 对磁学性能的影响 124
4.2.4 对光学性能的影响 131
4.3 不同价态缺陷和应变对ZnO:Sm磁光性能的影响 136
4.3.1 模型与计算方法 137
4.3.2 对结构与稳定性的影响 138
4.3.3 对磁学性能的影响 142
4.3.4 对光学性能的影响 149
参考文献 150

第5章 应变对含点缺陷Ce 掺杂ZnO磁光性能的影响 155
5.1 应变对Ce 掺杂ZnO磁光性能的影响 156
5.1.1 模型和计算方法 156
5.1.2 对结构和稳定性的影响 157
5.1.3 对光学性能的影响 159
5.1.4 对磁性能的影响 166
5.2 应变对Ce 掺杂与间隙H 共存的ZnO磁光性能的影响 170
5.2.1 模型与计算方法 170
5.2.2 对结构和稳定性的影响 173
5.2.3 对光学性能的影响 176
5.2.4 对磁性能的影响 186
5.3 应变对Ce 掺杂与点空位共存的ZnO磁光性能的影响 190
5.3.1 模型和计算方法 190
5.3.2 对结构和稳定性的影响 192
5.3.3 对光学性能的影响 195
5.3.4 对磁性能的影响204
参考文献208