阳离子无序ZnGeN$_2$的带隙分析与载流子局域化
材料科学
2022-01-20 v2
摘要
阳离子位点无序为三元氮化物生长提供了一个自由度，用于调控材料体系的技术相关性质。例如，当ZnGeN的结构有序度偏离其基态时，其带隙会发生变化。通过结合载流子局域化与缺陷态的视角，我们分析了不同无序度对ZnGeN电子性质的影响，弥补了当前研究集中于稀浓度或完全无序体系的不足。本研究展示了使用带隙修正密度泛函理论和在蒙特卡洛方法生成的偏无序超胞上进行杂化计算所得的ZnGeN态密度与载流子局域化的变化。我们利用局域化与态密度讨论无序材料中带隙的模糊性，在理论与实验背景下比较了能量隙的多种定义。降低有序参数导致无序情况下带隙大幅减小。带隙的减小部分归因于在价带连续谱之上形成、且与更多锌而非锗配位的氮相关的孤立局域态。除完全有序结构外所有结构中均普遍存在的缺陷态，为将无序ZnGeN用于光电器件带来挑战，但这些缺陷相关的局域化揭示了该材料中电子/空穴复合的机制。
引用
@article{arxiv.2109.05062,
title = {Band gap analysis and carrier localization in cation-disordered ZnGeN$_2$},
author = {Jacob J. Cordell and Garritt J. Tucker and Adele C. Tamboli and Stephan Lany},
journal= {arXiv preprint arXiv:2109.05062},
year = {2022}
}