Design Principles of p-Type Transparent Conductive Materials

掺杂剂 材料科学 兴奋剂 导电体 带隙 电离能 光电子学 工程物理 纳米技术 费米能级 透明导电膜 数码产品 电离 电子 复合材料 电气工程 物理 离子 工程类 量子力学
作者
Ruyue Cao,Hui‐Xiong Deng,Jun‐Wei Luo
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:11 (28): 24837-24849 被引量:41
标识
DOI:10.1021/acsami.9b01255
摘要

Transparent conductive materials (TCMs) has always been playing a significant role in electronic and photovoltaic area, due to its prominent optical and electronic properties. To render those transparent materials highly conductive, efficient n- and p- type doping is critically needed to obtain high concentration of free electron and hole carriers. Despite extensive research over the past five decades, high-quality p-type doping of wide-band-gap transparent materials remains a challenge. Here, we summarize four proposed design principles to enhance the p-type conductivity of these wide band gap materials, including (i) reducing the formation energy of the acceptors to enhance the dopant concentration; (ii) lowering the ionization energy and, hence, increasing the ionization of the acceptors to increase the concentration of the free holes; (iii) increasing the VBM of the host material to approaching the pinned Fermi level; and (iv) suppressing the compensating donors to shifting the pinning Fermi level toward the VBM. For each mechanism, we discuss in detail its underlying physics and provided some examples to illustrate the design principles. From this review, one could learn the doping principles and have a strategic mind when designing other p-type materials.
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