硅 $DX$ 中心在超窄带gap氮化物中的自补偿

$DX$ 行为限制了超窄带gap氮化物（如氮化铝 (AlN) 和立方氮化硼 ($c$-BN)）中的 $n$ 型载流子浓度。相对于有效质量 donors，$DX$ 中心捕获两个电子，稳定为带负电荷态，从而导致自补偿。硅是该类材料中最有效的 $n$ 型掺杂剂；在 AlN 中，其 $DX$ 水平[(即 $(+/$$-) 过渡能级]距离导带底部约为 270 meV。这意味着许多掺入 AlN 的硅杂质将带负电荷并补偿预期的$n$型掺杂。通过结合温度依赖带隙和 Si 掺杂能级的密度泛函理论计算，我们在这里表明，即使在 absence 其他缺陷的情况下，硅掺杂 AlN 中也发生显著补偿。这种补偿显著限制了自由电子浓度，其与掺杂浓度无关，且捐献活化仅在轻掺杂情形下显著。更高的自由载流子浓度可在 AlGaN 合金或$c$-BN 中实现，其中$DX$ 水平靠近导带底部。