Ag and N acceptors in ZnO: Anab initiostudy of acceptor pairing, doping efficiency, and the role of hydrogen

配对 兴奋剂 从头算 接受者 从头算量子化学方法 化学 计算化学 材料科学 分子 凝聚态物理 光电子学 物理 有机化学 超导电性
作者
O. Volniańska,P. Bogusławski,E. Kamińska
出处
期刊:Physical Review B [American Physical Society]
卷期号:85 (16) 被引量:16
标识
DOI:10.1103/physrevb.85.165212
摘要

Efficiency of ZnO doping with Ag and N shallow acceptors, which substitute, respectively, cations and anions, was investigated. First principles calculations indicate a strong tendency towards formation of nearest-neighbor Ag-N pairs and N-Ag-N triangles. Binding of acceptors stems from the formation of quasimolecular bonds between dopants and has a universal character in semiconductors. The pairing increases energy levels of impurities and thus lowers doping efficiency. In the presence of donors pairing is weaker or even forbidden. However, hydrogen has a tendency to form clusters with Ag and N, which favors the Ag-N aggregation and lowers the acceptor levels of such complexes.
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