p型透明导电材料BaSnO3的第一性原理研究*

谭兴毅陈长乐金克新

p型透明导电材料BaSnO3的第一性原理研究*

谭兴毅 陈长乐金克新

(西北工业大学凝聚态结构与性质陕西省重点实验室，西安710129)
(2010年12月24日收到;2011年2月15日收到修改稿)

基于密度泛函理论，从头计算了N以及N和Sb共掺BaSnO3的电子结构和光学性质．结果表明N单掺BaSnO3与N和Sb共掺BaSnO3均为p型透明导电材料，在可见光区透过率均在80%以上，且N和Sb共掺具有更高的电导率．计算结果为实验上制备p型钙钛矿结构透明导电材料提供了强有力的理论指导．

p型透明导电材料，电子结构，光学性质

PACS:71．20．Ps，71．15．Mb，78．20．Ci

1.引言

钙钛矿结构氧化物由于具有简单的晶体结构和丰富的物理特性，如高温超导电性，巨磁电阻性，铁电性，多铁性，磁电效应等，成为目前研究最广泛的功能材料［1—4］．在利用这些新奇物理特性制备薄膜器件过程中，不可避免的会用到电极材料．然而，目前所发现的大部分透明导电氧化物材料(TCO)，如SnO2，In2O3，ZnO等［5—8］，晶格结构都比较复杂，而且与钙钛矿结构氧化物具有较大的晶格失配，这种失配不利于薄膜之间相互生长．因此，寻找具有简单立方钙钛矿结构的TCO材料，成为制备全钙钛矿光电薄膜器件的必然趋势．目前文献所报道的钙钛矿型TCO材料有掺La，Sb，In的SrTiO［9—12］3，掺Nd的CaTiO［13］3，Cd3TeO［14］6等．BaSn O3是一种典型的立方钙钛矿结构氧化物，为n型宽带隙半导体材料，其禁带带隙为3.4 eV，并在1000℃依然具有很好的热稳定性［15］，其晶格参数为a=4.123［16］．但是未掺杂的BaSnO3的电阻率在103Ωcm以上，基本可认为是绝缘材料［15］．近年来，以Parkash和Upadhyay等对BaSnO3块材和薄膜进行了A位……