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摘要MgNiO是目前一种可以应用于紫外探测器的新材料。国内外对MgNiO结构研究尚少，高压下的结构与电子特性没有具体的研究其演化过程。本课题主要研究MgO和NiO高压下的晶体结构和特性，并在此基础上探究MgNiO的结构和电子特性。在前人对面心立方晶体的MgO和NiO的加压研究基础上，理解并掌握两种晶体物理特性和晶体结构变化。通过计算机的模拟方法计算来验证基本理论，并且进一步MgNiO的结构和电子特性。研究过程中主要依据Shrodinger方程的密度泛函理论近似求解和第一性原理方法探究晶体。分析得到数据压强对MgO，NiO和MgNiO的晶体结构和电子特性的变化结果。通过计算机模拟分析，可以得到MgNiO相应结构与电子特性和高压下演化过程。高压下的MgNiO材料在未来是否具有发展潜力，还有待进一步的研究。59525
毕业论文关键字：计算机模拟 Shrodinger方程 第一性原理 高压 MgNiO的结构
Abstract MgNiO, nowadays, is a new material which can apply to a UV detector. Study on MgNiO structure is rarely at home and abroad. In this paper, using the first-principles method which mainly based on solving Shrodinger equation through density functional theory, we verify the crystal structure and properties of MgO and NiO under the high pressure, and on this basis, explore the structural and electronic properties of MgNiO. MgNiO material under high pressure will be explored in the future.
Keywords: computer simulation; Shrodinger equation; structure of the first principle; high pressure of MgNiO
目 录
第一章 绪论 --01
1.1 MgNiO材料及其属性-01
1.2 MgO和NiO材料的高压研究状况01
第二章 计算机模拟方法-07
2.1 Shrodinger方程的密度泛函理论近似求解-07
2.2 第一性原理方法在NiO合金相关属性研究中的应用-08
第三章 高压下MgNiO结构与带隙的第一性原理计算-10
3.1 建立模型-10
3.2 程序运行代码10
3.3 数据处理-12
3.4 结果与讨论 -18
第四章 总结与展望--19
致谢 -20
参考文献21
第一章 绪论
1.1 MgNiO材料及其属性
MgO和NiO具有相同晶体结构和接近的晶格常数，因此MgNiO合金不存在结构分相问题。MgNiO作为宽带隙半导体材料，由于直接带隙且在可见区具有陡峭截止,是制备高精度、高效率紫外探测器件的备选材料。当前MgNiO的研究主要是其结构、光学特性、紫外探测性能的研究。目前，有关MgNiO实验制备的参数有溅射功率、衬底温度、衬底材料、退火温度。
1.溅射功率对MgNiO性能的影响。随溅射功率的增加,衍射峰强度逐渐增强，结晶质量和结晶性能变好，但其表面则不平整。并发现MgNiO有立方NaCI结构的(111)择优取向。
2.衬底温度对MgNiO性能的影响。在衬底温度低时,薄膜表面粗糙。在600℃时，表面相对平整。我们将衬底的温度逐渐增加,可以观察到实验中的MgNiO数据显示，其衍射峰的强度逐渐增强,可以得出其薄膜的结晶的质量也随着衬底的温度变化逐渐提高。但在650℃时,薄膜(111)取向的衍射峰强度变弱,并出现了(200)衍射峰。6000℃时薄膜的(111)衍射峰强度最强。
3.衬底材料对MgNiO性能的影响。对比衬底的两种材料石英和玻璃。可以通过实验发现衬底材料为石英时，MgNiO立方晶体结构上有表现出具有很好(200)方向；衬底材料改为玻璃衬底时，MgNiO立方晶体结构上则是没有形成有一定方向的晶向。
4.退火温度对MgNiO性能的影响。1100℃的高温退火后可以得到均匀致密MgNiO，具有较高的质量能制成为较好的薄膜,但是退火的温度在较低的700℃以下，却能使MgNiO的薄膜出现了晶体结构的缺陷。