亚稳岩盐结构 ZnO 可实现 p 型掺杂
材料科学
2021-04-01 v2
摘要
尽管经过数十年的努力，在其基态纤锌矿结构中实现宽禁带 ZnO 的 p 型导电性仍然是一个挑战。本文详细阐述了如何以 Li 为外源掺杂剂，在亚稳的高压岩盐相（同样为宽禁带）中实现 p 型 ZnO。利用现代第一性原理缺陷理论，我们预测 Li 会优先取代 Zn 并引入浅受主能级，从而对岩盐相进行 p 型掺杂。在纤锌矿相中普遍存在的间隙 Li 和/或氢等补偿施主的形成，受到岩盐结构密排特性的抑制，该结构还表现出相对较高的绝对价带顶，从而促进低空穴有效质量和空穴离域。预测在富 O 合成条件下自由空穴浓度将超过约 cm，而在贫 O 条件下系统仍可实现 n 型掺杂。除了揭示亚稳岩盐结构在实现长期追求的 p 型 ZnO 方面所提供的引人注目的机会外，我们的结果还将多晶型现象呈现为克服宽禁带氧化物强掺杂不对称性的一个有前景的途径。
引用
@article{arxiv.1802.00360,
title = {Metastable rocksalt ZnO is $p$-type dopable},
author = {Anuj Goyal and Vladan Stevanović},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.00360},
year = {2021}
}
备注
Updated with actual Fig. 3. In original submission, Fig. 3 was an older version, which does not include possibility of different geometries for hydrogen interstitial and thereby, has slightly inaccurate position of H(1/1-) transition