氮不能掺杂到p型ZnO中去?

UCSB的计算机科学家提供确凿的证据，氮不是先前广为传说的那样是ZnO的浅层受体，实际上它是一个甚深层受体，而且不能产生p型传导。这个结果挫败了那些将ZnO视为光电材料的发烧友的积极性，然而UCSB的科学家们仍然希望，通过努力能解决该项颇具争议的困难，并将有关ZnO的研究重新集中到许多新兴应用，比如需要双极掺杂的晶体管和传感器。

那么，这是否意味着p型ZnO毫无希望了呢，项目科学家Anderson Janotti谈到，他们已确认不存在能产生p型导电性能的受主替代品（包括Li、N、P、As、Sb）；此外空隙掺杂仍有前景，尽管在现有的器件制造条件下很难达成。



ZnO中某深层受体-氮的光吸收和发射。图片来源：UCSB

ZnO历来被寄予很高的希望，作为一种光电材料，ZnO被开发成为一种可与GaN竞争的宽禁带发光器材料，然而GaN的优势在于其大面积单晶衬底已在市面上买得到。现在大量的工作集中在建立ZnO的p型掺杂，这对宽禁带氧化物来说难度较大。UCSB有数十页论文记述了p型导电性能的有关发现。

UCSB团队包括了John Lyons、Anderson Janotti和chris Van de Walle教授，他们采用混合函数法进行计算，算出氮受体的电离能高达1.3eV，足够进行p型掺杂。同时，他们也揭开了之前科研对于氮的诸多误解。在光学研究中，光致发光谱线中普遍出现的与氮有关的近带边，现在被认为是堆栈错误，事实上，与氮深受主有关的光吸收后和光发射只发生在更低的能级，且波长在之前科研当中都被忽略了。研究人员指出，采用掺了受主的ZnO进行电测量，其中尚有诸多潜在的隐患。