A Comparative Theoretical Study of ZnO and BeO Oxides in Terms of Electronic Properties

Abstract

ZnO та BeO є привабливими матеріалами з огляду на їх унікальні фізичні параметри, широку пряму заборонену зону, рівну 4,4. eV та 60,1 eV для ZnO та BeO відповідно та високу енергію зв'язку екситонів. Такі параметри роблять зазначені матеріали придатними для різних застосувань, ультрафіолетового (УФ) випромінювання та виявлення, пристроїв поверхневої акустичної хвилі (SAW), датчиків газу та прозорих провідних електродів. З цих причин наша робота зосереджена на дослідженні зонної структури та щільності станів обох напівпровідників ZnO і BeO з використанням теорії функціоналу щільності (DFT) з точки зору обміну та кореляції, наближення узагальненого градієнта (GGA) та наближення локальної щільності (LDA). Розраховані структурні параметри і значення середньої довжини зв'язку добре узгоджуються з іншими даними. Такі електронні властивості, як зонна структура сполук ZnO і BeO, визначені і порівняні з наявними значеннями енергетичної зони та інтерпретуються хімічно.

ZnO and BeO are attractive materials given their unique physical parameters, wide direct band gap of 3.37 eV and 10.6 eV for ZnO and BeO, respectively, and high exciton binding energy. These good parameters make them suitable for various applications, ultraviolet (UV) emission and detection, surface acoustic wave (SAW) devices, gas sensors, and transparent conducting electrodes. For these reasons, our work is focused on the investigation of the band structure and density of states of both ZnO and BeO semiconductors using the density functional theory (DFT) with two terms of exchange and correlation, generalized gradient approximation (GGA) and local density approximation (LDA). The structural parameters are calculated, the values of the average bond length are well compared with other data. The electronic properties such as band structures of both ZnO and BeO compounds are determined and compared with available values of energy gap and interpreted chemically.