1、SrTiO<,3>是一種鈣鈦礦金屬氧化物絕緣體，它被廣泛用于晶界電容器、氧敏傳感器、生長高溫超導薄膜的襯底，在水的光解中用作催化劑，做為高電容率材料在超晶格和下一代超大規(guī)模集成電路中具有潛在的應用價值。目前，盡管對SrTiO<,3>電子結構、半導化摻雜、低壓化途徑、導電模型、缺陷態(tài)、表面/界面態(tài)等方面進行了大量的理論和實驗研究，但是雜質和缺陷對SrTi<,3>材料半導化、光學性能以及相關性質的影響機理仍存在著分歧。本文采用基于密度泛函理

2、論框架下的第一性原理平面波贗勢方法，對SrTiO<,3>材料的電子結構、本征氧缺陷、摻雜改性進行研究，為制備高質量的透明導電薄膜提供理論依據(jù)，所用軟件為Materials Studio3.2中的CASTEP軟件包。主要研究內容及結果如下： 一、系統(tǒng)地計算了順電態(tài)SrTiO<,3>體相電子結構，包括能帶結構、態(tài)密度、分波態(tài)密度、差分電荷密度，并對價鍵結構進行了Mulliken布局分析。給出了布里淵區(qū)內的高對稱k點在費米能級附近的能

3、量。Mulliken布局分析、態(tài)密度、差分電荷密度分析均表明，Ti原子與O原子形成的是共價成分較高的共價鍵，Sr原子與O原子形成的是離子鍵。 二、計算了SrTiO<,3-δ>(δ=0，δ=0.125)體系的電子結構。氧空位在母體化合物SrTiO<,3>中引入了大量的傳導電子，導帶底附近的態(tài)密度發(fā)生了畸變，剛性能帶模型不再適合描述SrTiO<,2.875>體系。同時，在導帶底附近距離費米能級0.3eV處引入了空位能級，并且由該空位

4、引入的導電電子大部分局域在空位最近鄰的兩個Ti原子周圍，使得SrTiO<,2.875>體系中由氧空位提供的電子數(shù)目與氧空位濃度的關系不再滿足線性關系。 三、研究了替位式摻雜對SrTiO<,3>幾何結構和電子結構的影響。模擬顯示Sb、Nb、La摻雜的n型SrTiO<,3>在導帶底出現(xiàn)大量由摻雜原子貢獻的自由載流子一電子，明顯提高了電導率，改善了SrTio<,3>的導電性能。In摻雜為p型摻雜，在母體化合物SrTio<,3>中引入了