赵亚楠，王 胜，李梅竹

（1．陕西广播电视大学 工程管理教学部，西安710072；2．西北工业大学 陕西省凝聚态结构与性质重点实验室，西安710072）

氧化锌（ZnO）是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族宽禁带（Eg＝3．37eV）化合物半导体材料，与GaN等其他光电子材料相比，其具有介电常量低、光电耦合率大、化学稳定性高以及优良的压电、光电特性．ZnO的激子束缚能高达60meV，是一种在紫外和蓝光发射方面很有前途的新型光电子材料．现已在太阳能电池、液晶显示器、气体传感器、紫外半导体激光器以及透明导电薄膜等方面具有广泛的应用前景［1-4］．

国内外针对过渡金属掺杂ZnO的电子结构、掺杂量、电磁和光学性质做了很多理论和实验研究，特别是Co掺杂ZnO［5］和TiO2［6］是最早报到有室温铁磁性的稀磁材料．很多研究工作都报道了过渡金属掺杂宽禁带半导体体系中观察到室温铁磁性并提出了磁性机制．但稀磁氧化物的磁性起源的解释仍存在较大分歧．文献［7-11］认为是基于过渡金属离子取代阳离子的载流子调制机制，文献［12-13］认为是掺杂元素引起的第二相团簇．Co在ZnO中的溶解度大，并且这个体系的磁性相比其他过渡金属掺杂ZnO强．因此，本文选择Co掺杂ZnO作为研究对象，采用密度泛函理论框架下广义梯度近似的平面波超软赝势法，计算了ZnO和Co掺杂ZnO的电子结构（包括总体态密度和自旋态密度）以及光学性质，为进一步了解ZnO晶体的电子结构、过渡金属掺杂以及光学性质提供理论研究数据．

1 理论模型和计算方法

1．1 理论模型

ZnO有盐……