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Be, O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

袁娣 黄多辉 罗华锋

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Be, O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

袁娣, 黄多辉, 罗华锋

First-principles study of Be, O codoped p-type AlN

Yuan Di, Huang Duo-Hui, Luo Hua-Feng
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  • 基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了掺杂和非掺杂AlN体系的晶格参数、 能带结构、总体态密度、分波态密度、差分电荷分布及电荷集居数.计算结果表明: Be掺杂AlN晶体能够在能隙中形成深受主能级,空穴载流子局域于价带顶, 而引入了激活施主O原子的Be, O共掺杂方法,能使受主能带变宽、非局域化特征明显. 同时,受主能级向低能方向移动,形成了浅受主能级, 从而提高了Be原子的掺杂浓度和系统的稳定性. Be, O共掺杂更有利于获得p型AlN.
    By using the first-principles ultrasoft pseudo-potential approach of the plane wave based on the density functional theory, the electronic structures and their changes, the bandstructures, the densities of states, and the charge densities of pure Be-doped and Be-O codoped wurtzite AlN are calculated. The calculation results reveal that Be-doped wurtzite AlN gives rise to the formation of deep Be acceptor levels in the band gap and the carriers (hole) are localized near the top of the valence band, and the introduction of activated donor O atoms makes the acceptor level wider and the non-local characteristics distinctive, and can cause the primary level to shift toward the low energy, forming a shallow acceptor level, thereby enhancing the doping concentration of Be atoms and the stability of the system. Be, O co-doped p-type is more conducive to obtaining AlN.
    • 基金项目: 四川省教育厅科研基金(批准号: 09ZC048)和宜宾学院项目(批准号: 2011z11)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the Scientific Research Fund of Education Department of Sichuan Province, China (Grant No. 09ZC048) and the Foundation of Yibin University, China (Grant No. 2011z11).
    [1]

    Ye H G, Chen G D, Zhu Y Z, Zhang J W 2009 Acta Phys. Sin. 56 5376 (in Chinese) [耶红刚, 陈光德, 竹有章, 张俊武 2009 物理学报 56 5376]

    [2]

    Zhang Y 2008 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) (in Chinese) [张勇 2008 博士学位论文(武汉:华中科技大学)]

    [3]

    Li Z J, Tian M, He L L 2011 Acta Phys. Sin. 60 098101 (in Chinese) [李志杰, 田鸣, 贺连龙 2011 物理学报 60 098101]

    [4]

    Taniyasu Y, Kasu1 M, Makimoto T 2006 Nature 441 325

    [5]

    Yamamoto T, Yoshida H K 1999 Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 38 L166

    [6]

    Chen K, Fan G H, Zhang Y, Ding S F 2008 Acta Phys. Sin. 57 3138 (in Chinese) [陈琨, 范广涵, 章勇, 丁少锋 2008 物理学报 57 3138]

    [7]

    Ye Z Z, Lü J G, Zhan Y Z, He H P 2009 ZnO:Doping and Application (Hangzhou: Zhejiang University Press) p105 (in Chinese) [叶志镇, 吕建国, 张银珠, 何海平 2009 氧化锌半导体材料掺杂技术与应用(杭州:浙江大学出版社) 第105页]

    [8]

    Wu R Q, Shen L, Yang M, Sha Z D, Cai Y Q, Feng Y P 2008 Phys. Rev. B 77 073203

    [9]

    Gao X Q, Guo Z Y, Cao D X, Zhang Y F, Sun H Q, Deng B 2010 Acta Phys. Sin. 59 3418 (in Chinese) [高小奇, 郭志友, 曹东兴, 张宇飞, 孙慧卿, 邓贝 2010 物理学报 59 3418]

    [10]

    Dong Y C, Guo Z Y, Bi Y J, Lin Z 2009 Journal of South China Normal University 1 55 (in Chinese) [董玉成, 郭志友, 毕艳军, 林竹 2009 华南师范大学学报 1 55]

    [11]

    Zunger A 2003 Appl. Phys. Lett. 89 29

    [12]

    Ishihara M, Li S J, Yumoto H, Akashi K, Ide Y 1998 Thin Solid Films 316 152

    [13]

    Segall M D, Lindan P, Probet M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys. Condens. Matter. 14 2717

    [14]

    Perdew J, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [15]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [16]

    Dong Y C, Guo Z Y, Bi Y J, Lin Z 2009 Chin. J. Lumin. 30 314 (in Chinese) [董玉成, 郭志友, 毕艳军, 林竹 2009 发光学报 30 314]

    [17]

    Zhang L M, Fan G H, Ding S F 2007 Acta Phys. -Chim. Sin. 23 1498 (in Chinese) [张丽敏, 范广涵, 丁少锋 2007 物理化学学报 23 1498]

  • [1]

    Ye H G, Chen G D, Zhu Y Z, Zhang J W 2009 Acta Phys. Sin. 56 5376 (in Chinese) [耶红刚, 陈光德, 竹有章, 张俊武 2009 物理学报 56 5376]

    [2]

    Zhang Y 2008 Ph. D. Dissertation (Wuhan: Huazhong University of Science and Technology) (in Chinese) [张勇 2008 博士学位论文(武汉:华中科技大学)]

    [3]

    Li Z J, Tian M, He L L 2011 Acta Phys. Sin. 60 098101 (in Chinese) [李志杰, 田鸣, 贺连龙 2011 物理学报 60 098101]

    [4]

    Taniyasu Y, Kasu1 M, Makimoto T 2006 Nature 441 325

    [5]

    Yamamoto T, Yoshida H K 1999 Jpn. J. Appl. Phys. Part 2 38 L166

    [6]

    Chen K, Fan G H, Zhang Y, Ding S F 2008 Acta Phys. Sin. 57 3138 (in Chinese) [陈琨, 范广涵, 章勇, 丁少锋 2008 物理学报 57 3138]

    [7]

    Ye Z Z, Lü J G, Zhan Y Z, He H P 2009 ZnO:Doping and Application (Hangzhou: Zhejiang University Press) p105 (in Chinese) [叶志镇, 吕建国, 张银珠, 何海平 2009 氧化锌半导体材料掺杂技术与应用(杭州:浙江大学出版社) 第105页]

    [8]

    Wu R Q, Shen L, Yang M, Sha Z D, Cai Y Q, Feng Y P 2008 Phys. Rev. B 77 073203

    [9]

    Gao X Q, Guo Z Y, Cao D X, Zhang Y F, Sun H Q, Deng B 2010 Acta Phys. Sin. 59 3418 (in Chinese) [高小奇, 郭志友, 曹东兴, 张宇飞, 孙慧卿, 邓贝 2010 物理学报 59 3418]

    [10]

    Dong Y C, Guo Z Y, Bi Y J, Lin Z 2009 Journal of South China Normal University 1 55 (in Chinese) [董玉成, 郭志友, 毕艳军, 林竹 2009 华南师范大学学报 1 55]

    [11]

    Zunger A 2003 Appl. Phys. Lett. 89 29

    [12]

    Ishihara M, Li S J, Yumoto H, Akashi K, Ide Y 1998 Thin Solid Films 316 152

    [13]

    Segall M D, Lindan P, Probet M J, Pickard C J, Hasnip P J, Clark S J, Payne M C 2002 J. Phys. Condens. Matter. 14 2717

    [14]

    Perdew J, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865

    [15]

    Vanderbilt D 1990 Phys. Rev. B 41 7892

    [16]

    Dong Y C, Guo Z Y, Bi Y J, Lin Z 2009 Chin. J. Lumin. 30 314 (in Chinese) [董玉成, 郭志友, 毕艳军, 林竹 2009 发光学报 30 314]

    [17]

    Zhang L M, Fan G H, Ding S F 2007 Acta Phys. -Chim. Sin. 23 1498 (in Chinese) [张丽敏, 范广涵, 丁少锋 2007 物理化学学报 23 1498]

  • [1] 林洪斌, 林春, 陈越, 钟克华, 张健敏, 许桂贵, 黄志高. 第一性原理研究Mg掺杂对LiCoO2正极材料结构稳定性及其电子结构的影响. 物理学报, 2021, 70(13): 138201. doi: 10.7498/aps.70.20210064
    [2] 戚玉敏, 陈恒利, 金朋, 路洪艳, 崔春翔. 第一性原理研究Mn和Cu掺杂六钛酸钾(K2Ti6O13)的电子结构和光学性质. 物理学报, 2018, 67(6): 067101. doi: 10.7498/aps.67.20172356
    [3] 丁超, 李卫, 刘菊燕, 王琳琳, 蔡云, 潘沛锋. Sb,S共掺杂SnO2电子结构的第一性原理分析. 物理学报, 2018, 67(21): 213102. doi: 10.7498/aps.67.20181228
    [4] 赵佰强, 张耘, 邱晓燕, 王学维. Cu,Fe掺杂LiNbO3晶体电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2016, 65(1): 014212. doi: 10.7498/aps.65.014212
    [5] 徐晶, 梁家青, 李红萍, 李长生, 刘孝娟, 孟健. Ti掺杂NbSe2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2015, 64(20): 207101. doi: 10.7498/aps.64.207101
    [6] 谭兴毅, 王佳恒, 朱祎祎, 左安友, 金克新. 碳、氧、硫掺杂二维黑磷的第一性原理计算. 物理学报, 2014, 63(20): 207301. doi: 10.7498/aps.63.207301
    [7] 何静芳, 郑树凯, 周鹏力, 史茹倩, 闫小兵. Cu-Co共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算. 物理学报, 2014, 63(4): 046301. doi: 10.7498/aps.63.046301
    [8] 侯清玉, 董红英, 迎春, 马文. Mn高掺杂浓度对ZnO禁带宽度和吸收光谱影响的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037101. doi: 10.7498/aps.62.037101
    [9] 谢东, 冷永祥, 黄楠. C掺杂TiO薄膜的制备及其第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(19): 198103. doi: 10.7498/aps.62.198103
    [10] 王爱玲, 毋志民, 王聪, 胡爱元, 赵若禺. 新型稀磁半导体Mn掺杂LiZnAs的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(13): 137101. doi: 10.7498/aps.62.137101
    [11] 吴木生, 徐波, 刘刚, 欧阳楚英. Cr和W掺杂的单层MoS2电子结构的第一性原理研究. 物理学报, 2013, 62(3): 037103. doi: 10.7498/aps.62.037103
    [12] 侯清玉, 董红英, 迎春, 马文. Al高掺杂浓度对ZnO禁带和吸收光谱影响的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(16): 167102. doi: 10.7498/aps.61.167102
    [13] 王寅, 冯庆, 王渭华, 岳远霞. 碳-锌共掺杂锐钛矿相TiO2 电子结构与光学性质的第一性原理研究 . 物理学报, 2012, 61(19): 193102. doi: 10.7498/aps.61.193102
    [14] 李聪, 侯清玉, 张振铎, 赵春旺, 张冰. Sm-N共掺杂对锐钛矿相TiO2的电子结构和吸收光谱影响的第一性原理研究. 物理学报, 2012, 61(16): 167103. doi: 10.7498/aps.61.167103
    [15] 袁娣, 罗华锋, 黄多辉, 王藩侯. Zn,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究. 物理学报, 2011, 60(7): 077101. doi: 10.7498/aps.60.077101
    [16] 袁娣, 黄多辉, 罗华峰, 王藩侯. Li, N双受主共掺杂实现p型ZnO的第一性原理研究. 物理学报, 2010, 59(9): 6457-6465. doi: 10.7498/aps.59.6457
    [17] 毕艳军, 郭志友, 孙慧卿, 林 竹, 董玉成. Co和Mn共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2008, 57(12): 7800-7805. doi: 10.7498/aps.57.7800
    [18] 丁少锋, 范广涵, 李述体, 肖 冰. 氮化铟p型掺杂的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(7): 4062-4067. doi: 10.7498/aps.56.4062
    [19] 段满益, 徐 明, 周海平, 沈益斌, 陈青云, 丁迎春, 祝文军. 过渡金属与氮共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究. 物理学报, 2007, 56(9): 5359-5365. doi: 10.7498/aps.56.5359
    [20] 潘志军, 张澜庭, 吴建生. 掺杂半导体β-FeSi2电子结构及几何结构第一性原理研究. 物理学报, 2005, 54(11): 5308-5313. doi: 10.7498/aps.54.5308
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出版历程
  • 收稿日期:  2011-10-29
  • 修回日期:  2011-12-28
  • 刊出日期:  2012-07-05

Be, O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

  • 1. 计算物理四川省高等学校重点实验室, 宜宾 644007;
  • 2. 宜宾学院物理与电子工程学院, 宜宾 644007
    基金项目: 四川省教育厅科研基金(批准号: 09ZC048)和宜宾学院项目(批准号: 2011z11)资助的课题.

摘要: 基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了掺杂和非掺杂AlN体系的晶格参数、 能带结构、总体态密度、分波态密度、差分电荷分布及电荷集居数.计算结果表明: Be掺杂AlN晶体能够在能隙中形成深受主能级,空穴载流子局域于价带顶, 而引入了激活施主O原子的Be, O共掺杂方法,能使受主能带变宽、非局域化特征明显. 同时,受主能级向低能方向移动,形成了浅受主能级, 从而提高了Be原子的掺杂浓度和系统的稳定性. Be, O共掺杂更有利于获得p型AlN.

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参考文献 (17)

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