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ZnO的光学性质模拟

发布时间:2014-07-01
  ZnO是重要宽禁带半导体,其优异的光学性质在物理、电子领域有着广泛的应用。利用虚拟手段,可以模拟ZnO的光学性质及电子结构。


实验步骤

实验采用全电子的GGA-PBE泛函进行ZnO结构的建模和结构优化。实验中使用6.1版本的基组文件,用得到的最优结构进行性质的自洽计算,并在property 选项中选择optics。将计算得到的.opt文件导入到打开的结构文件进行分析,再进行光学性质分析。
1、利用DMol软件优化分子,为了提高优化质量,基组文件指定值为4.4,并且选用DNP的基组。计算参数界面如图18所示。
2、基于优化好的ZnO结构,利用含时的密度泛函理论计算真空环境中的光学性质。在property选项中选择optics,并且指定最低态的数目为25,即允许计算25个最低激发态。计算完成后,选择optical spectrum.xcd文件显示光谱。
3、图1显示了真空环境中ZnO的光谱。可以看出,ZnO可以响应紫外光,对应宽禁带半导体的性质。


实验效果

本实验通过DMol程序计算获得简单分子的光吸收性质。通过利用含时密度泛函理论计算光学性质,使学生加深对量子力学的理解。同时,也解决了通过实验测量水环境中香豆素分子光学性质不易实现的问题。