二维BN材料中n型掺杂探索:基于第一性原理的带电缺陷计算

摘要

半导体材料的有效掺杂可为半导体器件的成功应用提供保障。理论上,通过计算缺陷形成能和电荷转移能级可以预测掺杂的难易性以及缺陷能级的深浅性。基于密度泛函理论,结合二维带电缺陷计算方法,系统计算二维BN材料中四种(C B,Si B,Ge B,Sn B)潜在n型掺杂体系的缺陷性质。结果表明,C B(Sn B)体系最稳定价态为+1价(-1价)和0价,而Si B,Ge B体系最稳定价态为+1价,0价和-1价,C B,Si B与Ge B体系相应的施主离子化能为2.00 eV,3.57 eV和4.06 eV,均表现为深能级施主,很难为BN提供n型载流子。另外,C B体系在宿主BN为p型掺杂时+1价态具有负形成能,将会严重降低BN p型掺杂效率及空穴导电率。该研究结果可为实验上对二维BN进行掺杂尝试提供理论依据。