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Ag-N共掺p型ZnO的第一性原理研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:Acta Physica Sinica
  • 时间:2013.8.8
  • 页码:167701-
  • 分类:O561.2[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[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
  • 相关基金: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.
  • 相关项目:高温高压对镍钛合金热力学性能影响的理论研究
中文摘要:

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)0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-施主一受主复合结构(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.

英文摘要:

The formation energies and ionization energies of Ag-N dual-doped ZnO and interstitial N and H monodoped ZnO:(Ag,N) are investigated from the firstprinciples pseudo-potential approach based on density functional theory. It is found that Agzn-No accepter pair has lower formation energy and ionization energy than Ag-N related to acceptor clusters, which demonstrates that the p-type conductivity of Ag-N dual-doped ZnO system is mainly attributed to the formation of the accepter pairs. Moreover, when ZnO:(Ag,N) system has additional N atoms in some interstitial sites of ZnO crystal, interstitial N atom and Agzn-No accepter pair prefer to bind together to form Agzn'(N2)o donor complex which lowers doping efficiency, which is not conducive to p-type conductivity. For H doping in the ZnO:(Ag,N) system, the interstitial H atoms also prefer to bind to the Agzn-No accepter pair, forming acceptor-donoracceptor (Agzn-Hi-No) triplet, which not only enhances the incorporation of acceptors (Agzn-No) but also gives rise to a shallower acceptor level in the band gap in p-type ZnO crystal. Thus, it is suggested that H-assisted Ag-N codoping is an effective method of p-type doping in ZnO.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876