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 生态学 生物 光电子学 冶金
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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
chaserlife完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
地平完成签到,获得积分10
刚刚
jinyy完成签到,获得积分10
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
yoyo122完成签到,获得积分10
2秒前
ri_290发布了新的文献求助10
2秒前
vousme完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
朴实飞松完成签到 ,获得积分10
3秒前
奶酪发布了新的文献求助10
3秒前
xzy998应助弱于一般人类采纳,获得10
4秒前
5秒前
李健的小迷弟应助梅TiAmo采纳,获得10
8秒前
8秒前
123完成签到,获得积分10
8秒前
木子田心发布了新的文献求助10
9秒前
xx发布了新的文献求助10
9秒前
顾矜应助微雨采纳,获得10
9秒前
9秒前
iFan完成签到 ,获得积分10
11秒前
13秒前
blackswan完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
八宝粥完成签到,获得积分10
14秒前
zhangjiegxf发布了新的文献求助10
14秒前
19880818完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
Orange应助Mmmm采纳,获得10
16秒前
徐醉蝶完成签到,获得积分10
16秒前
高兴的悟空完成签到,获得积分10
17秒前
包容新蕾完成签到 ,获得积分10
17秒前
弱于一般人类完成签到,获得积分10
18秒前
Ouyang完成签到 ,获得积分10
18秒前
Jarvis Lin发布了新的文献求助10
18秒前
八宝粥发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
任斯发布了新的文献求助10
19秒前
黄金蛋饺发布了新的文献求助10
19秒前
pluto应助科研通管家采纳,获得10
20秒前
高分求助中
(禁止应助)【重要!!请各位详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Semantics for Latin: An Introduction 1099
Biology of the Indian Stingless Bee: Tetragonula iridipennis Smith 1000
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 740
镇江南郊八公洞林区鸟类生态位研究 500
Thermal Quadrupoles: Solving the Heat Equation through Integral Transforms 500
Corpus Linguistics for Language Learning Research 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4139320
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3676275
关于积分的说明 11620352
捐赠科研通 3370382
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1851340
邀请新用户注册赠送积分活动 914489
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 829266