{"title":"Theoretical Investigation of Structural and Electronic Properties of Selenium Doped Zinc Oxide","authors":"Veysel Çelik","doi":"10.21597/jist.1227809","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Sahip olduğu elektronik özelliklerden dolayı Çinko Oksit (ZnO) yeni nesil güneş pillerinde kullanılan önemli malzemelerdendir. Ancak saf ZnO’nun güneşten gelen ışınlar ile çalışma veriminin arttırılması gerekmektedir. Yabancı atomlar ile katkılama bu anlamda önemli tekniklerden biridir. Bu çalışmada ZnO kristalinin Se atomu ile katkılanması teorik olarak incelenmiştir. Hesaplamalarda yoğunluk fonksiyoneli teorisi (YFT) kullanıldı. Ancak teorinin bilinen hatalarını düzeltmek için hesaplamalarda YFT+U düzeltmesi yapıldı. Bu metot ile saf ZnO’nun bant aralığı 3.27 eV değerinde hesaplandı. Bu değer deneysel değer olan 3.44 eV değerine yakındır. Se atomu kristal yapı içerisinde yerel bozulmalara yol açmaktadır. Ancak bu bozulmalar ZnO kristalinin karakteristik özelliklerini kayda değer değiştirmemektedir. Se ile katkılama esas olarak elektronik yapıda değişime yol açmaktadır. Daha fazla değerlik elektronuna sahip Se ile Zn atomu yer değiştirdiğinde bant aralığında, valans bant maksimumunun üzerinde safsızlıktan kaynaklanan iki dolu enerji seviyesi oluşmaktadır. Oluşan bu enerji seviyeleri ZnO’nun görünür bölgedeki ışığın absorpsiyonu aktivitesini artırmaktadır. Elde edilen diğer bir önemli veri ise Se katkılı ZnO kristalinde oksijen eksikliğinin olmasının görünür bölgedeki absorpsiyon aktivitesini olumlu yönde etkilemesidir.","PeriodicalId":319618,"journal":{"name":"Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi","volume":"94 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2023-06-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.21597/jist.1227809","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0
Abstract
Sahip olduğu elektronik özelliklerden dolayı Çinko Oksit (ZnO) yeni nesil güneş pillerinde kullanılan önemli malzemelerdendir. Ancak saf ZnO’nun güneşten gelen ışınlar ile çalışma veriminin arttırılması gerekmektedir. Yabancı atomlar ile katkılama bu anlamda önemli tekniklerden biridir. Bu çalışmada ZnO kristalinin Se atomu ile katkılanması teorik olarak incelenmiştir. Hesaplamalarda yoğunluk fonksiyoneli teorisi (YFT) kullanıldı. Ancak teorinin bilinen hatalarını düzeltmek için hesaplamalarda YFT+U düzeltmesi yapıldı. Bu metot ile saf ZnO’nun bant aralığı 3.27 eV değerinde hesaplandı. Bu değer deneysel değer olan 3.44 eV değerine yakındır. Se atomu kristal yapı içerisinde yerel bozulmalara yol açmaktadır. Ancak bu bozulmalar ZnO kristalinin karakteristik özelliklerini kayda değer değiştirmemektedir. Se ile katkılama esas olarak elektronik yapıda değişime yol açmaktadır. Daha fazla değerlik elektronuna sahip Se ile Zn atomu yer değiştirdiğinde bant aralığında, valans bant maksimumunun üzerinde safsızlıktan kaynaklanan iki dolu enerji seviyesi oluşmaktadır. Oluşan bu enerji seviyeleri ZnO’nun görünür bölgedeki ışığın absorpsiyonu aktivitesini artırmaktadır. Elde edilen diğer bir önemli veri ise Se katkılı ZnO kristalinde oksijen eksikliğinin olmasının görünür bölgedeki absorpsiyon aktivitesini olumlu yönde etkilemesidir.
由于其电子特性，氧化锌（ZnO）是下一代太阳能电池的重要材料之一。然而，有必要利用来自太阳的光线提高纯氧化锌的工作效率。在这方面，掺杂外来原子是重要的技术之一。本研究对氧化锌晶体掺杂 Se 原子进行了理论研究。计算中使用了密度泛函理论（DFT）。不过，在计算中进行了 YFT+U 修正，以纠正理论的已知误差。通过这种方法，计算出纯氧化锌的带隙为 3.27 eV。该值接近 3.44 eV 的实验值。硒原子会导致晶体结构的局部畸变。然而，这些畸变并不会明显改变氧化锌晶体的特性。掺入 Se 主要导致电子结构的改变。当一个 Zn 原子被一个具有更多价电子的 Se 原子取代时，由于杂质的存在，在价带最大值以上的带隙中会形成两个全能级。这些能级提高了氧化锌在可见光区域的光吸收活性。获得的另一个重要数据是，掺杂硒的氧化锌晶体中缺乏氧气会对可见光区的吸收活性产生积极影响。
京公网安备 11010802042870号
京ICP备2023020795号-1
分享
求助内容：
应助结果提醒方式：
扫码关注我们
