金红石型GeO2：一种具有双极性掺杂的超宽禁带半导体
材料科学
2019-03-15 v1
摘要
超宽禁带（UWBG）半导体在提升电子器件方面潜力巨大，因为器件性能随禁带增宽而超线性改善。然而，双极性掺杂一直是UWBG材料的重大挑战，因为掺杂电离能与电荷补偿通常随禁带增大而升高，严重限制了当前可实现的半导体器件。利用杂化密度泛函理论，我们证明金红石型氧化锗（r-GeO2）是一种禁带为4.68 eV、可双极性掺杂的替代性UWBG材料。我们确认SbGe、AsGe与FO为低电离能的可能施主，并提出避免由VGe与NO等深受主引起电荷补偿的生长条件。另一方面，AlGe等受主因局域空穴极化子形成而具较大电离能（0.45 eV），并可能被VO、Gei与自间隙原子钝化。但我们发现，AlGe与间隙H的共掺可提升Al的固溶度极限，并实现杂质带中的空穴导电。我们的结果表明，r-GeO2是一种大有前途的UWBG半导体，可克服当前掺杂挑战，赋能下一代功率电子器件。
引用
@article{arxiv.1903.06041,
title = {Rutile GeO2: an ultrawide-band-gap semiconductor with ambipolar doping},
author = {Sieun Chae and Jihang Lee and Kelsey A. Mengle and John T. Heron and Emmanouil Kioupakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.06041},
year = {2019}
}