Intrinsicn-type versusp-type doping asymmetry and the defect physics of ZnO

兴奋剂 类型(生物学) 物理 空位缺陷 杂质 结晶学 发光 掺杂剂 凝聚态物理 原子物理学 材料科学 化学 量子力学 光电子学 生物 冶金 生态学
作者
Shengbai Zhang,Su‐Huai Wei,Alex Zunger
出处
期刊:Physical review 卷期号:63 (7) 被引量:1746
标识
DOI:10.1103/physrevb.63.075205
摘要

ZnO typifies a class of materials that can be doped via native defects in only one way: either n type or p type. We explain this asymmetry in ZnO via a study of its intrinsic defect physics, including ${\mathrm{Zn}}_{\mathrm{O}},$ ${\mathrm{Zn}}_{i},$ ${\mathrm{V}}_{\mathrm{O}},$ ${\mathrm{O}}_{i},$ and ${V}_{\mathrm{Zn}}$ and n-type impurity dopants, Al and F. We find that ZnO is n type at Zn-rich conditions. This is because (i) the Zn interstitial, ${\mathrm{Zn}}_{i},$ is a shallow donor, supplying electrons; (ii) its formation enthalpy is low for both Zn-rich and O-rich conditions, so this defect is abundant; and (iii) the native defects that could compensate the n-type doping effect of ${\mathrm{Zn}}_{i}$ (interstitial O, ${\mathrm{O}}_{i},$ and Zn vacancy, ${V}_{\mathrm{Zn}}),$ have high formation enthalpies for Zn-rich conditions, so these ``electron killers'' are not abundant. We find that ZnO cannot be doped p type via native defects $({\mathrm{O}}_{i},{V}_{\mathrm{Zn}})$ despite the fact that they are shallow (i.e., supplying holes at room temperature). This is because at both Zn-rich and O-rich conditions, the defects that could compensate p-type doping ${(V}_{\mathrm{O}}{,\mathrm{}\mathrm{Zn}}_{i},{\mathrm{Zn}}_{\mathrm{O}})$ have low formation enthalpies so these ``hole killers'' form readily. Furthermore, we identify electron-hole radiative recombination at the ${V}_{\mathrm{O}}$ center as the source of the green luminescence. In contrast, a large structural relaxation of the same center upon double hole capture leads to slow electron-hole recombination (either radiative or nonradiative) responsible for the slow decay of photoconductivity.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
斯文败类应助暴龙战士采纳,获得10
刚刚
刚刚
热心树叶应助霖霖霖采纳,获得150
刚刚
avaig完成签到 ,获得积分10
3秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
3秒前
科研通AI6应助wenLi采纳,获得10
3秒前
司徒代云发布了新的文献求助10
4秒前
领导范儿应助Emma采纳,获得30
5秒前
6秒前
桃子发布了新的文献求助10
6秒前
暴龙战士完成签到,获得积分20
7秒前
wang发布了新的文献求助10
7秒前
9秒前
lisier发布了新的文献求助10
9秒前
li发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
orixero应助五点半下班采纳,获得30
12秒前
12秒前
daytoy发布了新的文献求助10
13秒前
司徒代云完成签到,获得积分10
14秒前
隐形曼青应助www采纳,获得10
14秒前
14秒前
15秒前
英姑应助健忘怜雪采纳,获得10
15秒前
Owen应助Icey采纳,获得10
15秒前
15秒前
852应助lq采纳,获得10
16秒前
高兴颤关注了科研通微信公众号
17秒前
18秒前
桃子完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
yang完成签到,获得积分10
19秒前
Taco发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
深情安青应助zdy采纳,获得10
20秒前
Nell发布了新的文献求助10
20秒前
yige发布了新的文献求助10
20秒前
22秒前
文静的炳完成签到 ,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
King Tyrant 680
Linear and Nonlinear Functional Analysis with Applications, Second Edition 388
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5577734
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4662737
关于积分的说明 14743320
捐赠科研通 4603456
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2526409
邀请新用户注册赠送积分活动 1496151
关于科研通互助平台的介绍 1465546