p型K_ZnO导电机理的第一性原理研究.pdfVIP

第 57 卷 第 11 期 2008 年 11 月 物 　理 　学 　报 Vol . 57 ,No . 11 ,November ,2008 ( ) 10003290200857 11 715106 ACTA PHYSICA SINICA 2008 Chin . Phys. Soc . p 型 K :ZnO 导电机理的第一性原理研究 杨银堂1) 　武 　军1) 　蔡玉荣2) 　丁瑞雪1) 　宋久旭1) 　石立春1) 1) ( 西安电子科技大学微电子学院 ,教育部宽禁带半导体材料与器件重点实验室 ,西安 　710071) 2) (浙江理工大学材料纺织学院 , 杭州 　310018) (2008 年 4 月 9 日收到 ;2008 年 5 月 6 日收到修改稿) ( ) 　　基于密度泛函理论 ,利用局域密度近似的第一性原理平面波赝势方法 ,对掺 K 以及含有氢填隙 Hi 、氧空位 ( V ) ( ) ( V ) ) O 、锌填隙 Zni 和锌空位 Zn 的 K :ZnO 电子结构分别进行了研究. 结果表明 ,1 单独掺 K 可引入浅受主 ,但系 统总能增高 ;2) K 与 H 共掺可降低系统总能 ,提升稳定性 ;3) VO 在 K + H :ZnO 中的形成比Zni 困难得多 ,二者都是 负电中心 ,起补偿受主作用 ;4) VZn 在价带顶 05 eV 左右形成浅受主 ,有利于晶体 p 型导电. 最后提出: 由于形成了 K OH O V 结构 ,可能导致 K :ZnO 呈现 p 型导电. Zn i Zn 关键词 : 氧化锌 , p 型 , 第一性原理 , 电子结构 PACC : 7115M , 7155 G , 7125T 素Li 或Na 代替 Zn ,不至引起价带顶太大波动从而 1 引 言 造成深受主. 事实上 ,第一性原理的计算表明LiZn 和 ( ) NaZn 的能级确实较浅 ,它们的 0- 1 转变能分别在 作为一种第三代直接宽带隙半导体材料 ,氧化 [4 ] 价带顶 01 eV 和 02 eV 处 . 但是Li 和 Na 更倾向 ( ) ( ) 锌 ZnO E ～337 eV 因为其在光电领域表现出的 g 于成为施主填隙杂质 , 限制了其成为 p 型掺杂剂的 诱人应用前景 ,近年来备受研究者们的关注. 但由于 应用. 用离子半径更大的