从第一性原理探索原生 $p$ 型掺杂与外生 $p$ 型掺杂在原子薄层 $\beta$-TeO$_2$ 中的情况
介观与纳米尺度物理
2025-01-08 v1 材料科学
摘要
二维 -TeO 因其透明性和高空穴迁移率而成为光电器件和电源器件应用的有前景材料。然而，其 型导电性和掺杂机理仍不明确。本研究采用 HSE+D3 混合泛函，考察了单层和双层 -TeO（后者已被实验合成）中的本征与外生点缺陷。我们的结果表明，大多数本征缺陷不太可能为 2D -TeO 贡献 型掺杂。此外，硅污染可能进一步损害 型导电性。由于点缺陷不贡献 型导电性，我们提出了两种可能的空穴导电机制：通过局部杂质态的隧穿导电，以及基片效应。我们还探索了在 2D -TeO 中进行 10 种三价元素取代 型掺杂。其中，Bi 掺杂剂被发现具有相对浅的接受能级。然而，大多数掺杂剂会引入深局部态，其中空穴极子被捕获在 Te 的孤对上。有趣的是，单层 -TeO 相对于双层具有潜在优势，因为其对 型掺杂剂的自补偿效应较小。这为未来的电子应用提供了有价值的缺陷工程策略。
引用
@article{arxiv.2410.14100,
title = {Exploring Intrinsic and Extrinsic $p$-type Dopability of Atomically Thin $\beta$-TeO$_2$ from First Principles},
author = {Rafael Costa-Amaral and Soungmin Bae and Vu Thi Ngoc Huyen and Yu Kumagai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.14100},
year = {2025}
}