CaO中缺陷与掺杂极限的第一性原理研究
材料科学
2024-04-02 v1
摘要
氧化钙因其超宽带隙和潜在的长自旋相干时间，成为量子缺陷的有潜力的基质。利用杂化泛函计算，我们研究了CaO中的本征点缺陷及其对费米能级位置和掺杂的限制。结果表明，钙空位和氧空位是最常见的本征缺陷，分别作为补偿受主和施主。在富氧条件下，氧间隙原子也广泛存在并作为补偿施主。由于这些缺陷的补偿作用，n型掺杂CaO需要贫氧条件，而p型掺杂需要富氧条件。我们发现，在室温下，本征CaO的费米能级位置只能达到价带顶（VBM）以上1.76 eV至导带底（CBM）以下1.73 eV之间。若能找到合适的浅掺杂剂，费米能级的允许范围将扩大至VBM+0.53 eV至CBM-0.27 eV之间，该范围由补偿性本征缺陷决定。此外，我们研究了氢杂质，并表明氢会限制p型掺杂，但在替代氧原子时也可作为浅施主（缺陷）。
引用
@article{arxiv.2404.00894,
title = {First-principles study of defects and doping limits in CaO},
author = {Zhenkun Yuan and Geoffroy Hautier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.00894},
year = {2024}
}