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Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究

李万俊 方亮 秦国平 阮海波 孔春阳 郑继 卞萍 徐庆 吴芳

Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究

李万俊, 方亮, 秦国平, 阮海波, 孔春阳, 郑继, 卞萍, 徐庆, 吴芳
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  • 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag-N共掺杂ZnO体 系以及间隙N和间隙H掺杂p型ZnO: (Ag, N)体系的缺陷形成能和离化能进行了研究. 结果表明, 在AgZn和NO所形成的众多受主复合体中, AgZn-NO受主对不仅具有较低的缺陷形成能同时其离化能也相对较小, 因此, AgZn-NO受主对的形成是Ag-N共掺ZnO体系实现p型导电的主要原因. 研究发现, 当ZnO: (Ag, N)体系有额外间隙N原子存在时, AgZn-NO受主对容易与Ni形成AgZn-(N2)m O施主型缺陷, 该施主缺陷的形成降低了Ag-N共掺ZnO的掺杂效率因而不利于p型导电. 当间隙H引入到ZnO: (Ag, N)体系时, Hi易与AgZn-NO受主对形成 受主-施主-受主复合结构(AgZn-Hi-NO), 此复合体的形成不仅提高了AgZn-NO受主对在ZnO中的固溶度, 同时还能使其受主能级变得更浅而有利于p型导电. 因此, H辅助Ag-N共掺ZnO可能是一种有效的p型掺杂手段.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11075314, 50942021, 11247316, 11247317)和重庆市自然科学基金(批准号: 2011BA4031, 2013jjB0023)资助的课题.
    [1]

    Look D C, Reynolds D C, Sizelove J R, Jones R L, Litton C W, Gantwell G, Harsch W C 1998 Solid State Commun. 105 399

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    Yamamoto T, Katayama-Yoshida H 1999 Jpn. J. Appl. Phys. 38 L166

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-04-07
  • 修回日期:  2013-04-28
  • 刊出日期:  2013-08-05

Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究

  • 1. 重庆大学物理学院, 重庆 401331;
  • 2. 重庆师范大学物理与电子工程学院, 重庆 401331;
  • 3. 重庆市光电功能材料重点实验室, 重庆 401331;
  • 4. 重庆文理学院材料交叉学科研究中心, 重庆 402168
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11075314, 50942021, 11247316, 11247317)和重庆市自然科学基金(批准号: 2011BA4031, 2013jjB0023)资助的课题.

摘要: 采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag-N共掺杂ZnO体 系以及间隙N和间隙H掺杂p型ZnO: (Ag, N)体系的缺陷形成能和离化能进行了研究. 结果表明, 在AgZn和NO所形成的众多受主复合体中, AgZn-NO受主对不仅具有较低的缺陷形成能同时其离化能也相对较小, 因此, AgZn-NO受主对的形成是Ag-N共掺ZnO体系实现p型导电的主要原因. 研究发现, 当ZnO: (Ag, N)体系有额外间隙N原子存在时, AgZn-NO受主对容易与Ni形成AgZn-(N2)m O施主型缺陷, 该施主缺陷的形成降低了Ag-N共掺ZnO的掺杂效率因而不利于p型导电. 当间隙H引入到ZnO: (Ag, N)体系时, Hi易与AgZn-NO受主对形成 受主-施主-受主复合结构(AgZn-Hi-NO), 此复合体的形成不仅提高了AgZn-NO受主对在ZnO中的固溶度, 同时还能使其受主能级变得更浅而有利于p型导电. 因此, H辅助Ag-N共掺ZnO可能是一种有效的p型掺杂手段.

English Abstract

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