赵旭东，崔瑞瑞，邓朝勇

(贵州大学大数据与信息工程学院，贵阳 550025)

0 引 言

纤锌矿氧化锌(ZnO)是一种宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能为60 meV。ZnO材料被广泛应用于液晶显示屏、太阳能电池、气体传感器、探测器、光催化剂和紫外半导体激光束。为了获得导电能力更强以及光电性能更好的ZnO，研究者们已经做了很多的实验和理论研究。

稀土元素由于其特殊的电子结构可以提高ZnO的性能。Anandan等[13]证明了ZnO的相对光子效率和光催化活性会随着La掺杂浓度的增加而增大。Saxena等[14]用脉冲激光沉积法和基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算研究了Al掺杂ZnO的光电性能，发现Al掺杂ZnO有高透射率、低电阻率以及可见光区光致发光峰的存在，使得Al掺杂ZnO材料能够应用于新型光电器件。Li等[15]通过射频磁控溅射法制备了Ag-S共掺ZnO，并通过第一性原理验证了其电子结构和电光性能，发现在ZnO中加入S可以增加Ag的固溶性，因为S与Ag更容易结合，有更好的光电性能。而通过S和La共掺ZnO来探究其电子结构和光学性能还未被研究，本文利用第一性原理计算方法，探究了La单掺ZnO、S单掺ZnO以及La-S共掺ZnO的电子结构、态密度和光学性能，为未来ZnO材料的设计和应用提供了一定的理论依据。

1 计算方法及模型

1.1 计算方法

本文的计算基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，利用CASTEP软件完成计算，密度泛函理论方法可以精确地计算出固体的电子结构。在搭建模型后进行了几何优化，计算中采用广义梯度近似(GGA)的超软赝势来描述离子与价电子之间的相互作用，采用GGA的PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)泛函计算方法来处理电子之间的交换关联能。……