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n型III-V族半导体中唯象平衡“掺杂极限规则”的微观起源。

Microscopic origin of the phenomenological equilibrium "Doping limit Rule" in n-type III-V semiconductors.

作者信息

Zhang SB, Wei S, Zunger A

机构信息

National Renewable Energy Laboratory, Golden, Colorado 80401, USA.

出版信息

Phys Rev Lett. 2000 Feb 7;84(6):1232-5. doi: 10.1103/PhysRevLett.84.1232.

DOI:10.1103/PhysRevLett.84.1232
PMID:11017486
Abstract

The highest equilibrium free-carrier doping concentration possible in a given material is limited by the "pinning energy" which shows a remarkable universal alignment in each class of semiconductors. Our first-principles total energy calculations reveal that equilibrium n-type doping is ultimately limited by the spontaneous formation of close-shell acceptor defects: the (3-)-charged cation vacancy in AlN, GaN, InP, and GaAs and the (1-)-charged DX center in AlAs, AlP, and GaP. This explains the alignment of the pinning energies and predicts the maximum equilibrium doping levels in different materials.

摘要

给定材料中可能达到的最高平衡自由载流子掺杂浓度受“钉扎能”限制,钉扎能在每类半导体中呈现出显著的普遍一致性。我们的第一性原理总能量计算表明,平衡n型掺杂最终受闭壳层受主缺陷自发形成的限制:AlN、GaN、InP和GaAs中的带(3 -)电荷的阳离子空位,以及AlAs、AlP和GaP中的带(1 -)电荷的DX中心。这解释了钉扎能的一致性,并预测了不同材料中的最大平衡掺杂水平。

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