본 연구에서는 전하 이동 특성을 가지는 분자[쿠마린(C)-DNP]의 흡수 스펙트럼을 정확하게 예측하기 위해 장거 리 보정 밀도 범함수 이론 (long-range corrected density functional theory, LC-DFT)인 LC-BLYP의 범위 분리 매개변수 (μ)를 여러 가지 피팅 방법을 이용하여 최적화하였다. 기체 상태의 Koopmans 이론을 기반으로 최적화된 μ값은 실험적 흡수 피크에 비해 청색 이동(blue-shift)되는 경향성을, 반대로 용매 환경에서 최적화된 μ값은 과도하게 적색 이동 (red-shift)이 되는 경향성을 보였다. 반면, 실험적 데이터에 맞춰 조정된 μ값은 흡수 스펙트럼의 피크 위치와 세기를 가 장 고정확도로 재현하였으며, 특히 C-DNP와 C-OH 분자에서 나타나는 최대 흡수 피크 에너지의 차이를 잘 예측하였 다. C-DNP의 HOMO와 LUMO 전자 분포는 모든 μ값에서 일정한 모양(shape)을 가지고 있었으며, HOMO에서 LUMO 의 전이는 C에서 DNP로의 분자 내 전하 이동(Intramolecular Charge Transfer, ICT)임을 보였다.

Zinc oxide as an optoelectronic device material was studied to utilize its wide band gap of 3.37 eV and high exciton biding energy of 60 meV. Using anti-site nitrogen to generate p-type zinc oxide has shown a deep acceptor level and low solubility. To increase the nitrogen solubility in zinc oxide, group 13 elements (aluminum, gallium, and indium) was co-added to nitrogen. The effect of aluminum on nitrogen solubility in a 3×3×2 zinc oxide super cell containing 72 atoms was investigated using density functional theory with hybrid functionals of Heyd, Scuseria, and Ernzerhof (HSE). Aluminum and nitrogen were substituted for zinc and oxygen sites in the super cell, respectively. The band gap of the undoped super cell was calculated to be 3.36 eV from the density of states, and was in good agreement with the experimentally obtained value. Formation energies of a nitrogen molecule and nitric oxide in the zinc oxide super cell in zinc-rich conditions were lower than those in oxygen-rich conditions. When the number of nitrogen molecules near the aluminum increased from one to four in the super cell, their formation energies decreased to approach the valence band maximum to some degree. However, the acceptor level of nitrogen in zinc oxide with the co-incorporation of aluminum was still deep.