Reducing Mg acceptor activation-energy in Al(0.83)Ga(0.17)N disorder alloy substituted by nanoscale (AlN)₅/(GaN)₁ superlattice using Mg(Ga) δ-doping: Mg local-structure effect.
Reducing Mg acceptor activation-energy in Al(0.83)Ga(0.17)N disorder alloy substituted by nanoscale (AlN)₅/(GaN)₁ superlattice using Mg(Ga) δ-doping: Mg local-structure effect.
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利用 Mg(Ga) δ 掺杂降低纳米级 (AlN)₅/(GaN)₁ 超晶格替代的 Al(0.83)Ga(0.17)N 无序合金中 Mg 受体活化能：Mg 局域结构效应。
DOI：
10.1038/srep06710
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发表时间：
2014-10-23
影响因子：
4.6
通讯作者：
Ding YM
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhong HX;Shi JJ;Zhang M;Jiang XH;Huang P;Ding YM
提高富铝AlGaN合金的p型掺杂效率是实现AlGaN基深紫外光电子器件的一个世界性难题。为了解决这一问题，我们利用第一性原理计算了纳米（AlN）5/（GaN）1超晶格（SL）中Mg的受主激活能，并研究了其与Mg局域结构的关系.本文首次给出了降低宽禁带半导体中受主激活能的普遍方法。通过适当减小受主局域结构的体积，可以显著降低其激活能。我们的结果表明，Mg受体激活能可以从Al 0.83 Ga 0.17 N无序合金中的0.44 eV显著降低到0.26 eV，非常接近GaN中的Mg受体激活能，并且由于GaN单层调制，通过MgGa δ掺杂可以在（AlN）5/（GaN）1 SL中获得1019 cm−3量级的高空穴浓度。 这为降低富铝AlGaN中Mg受主激活能和提高空穴浓度开辟了一条新的途径。
Improving p-type doping efficiency in Al-rich AlGaN alloys is a worldwide problem for the realization of AlGaN-based deep ultraviolet optoelectronic devices. In order to solve this problem, we calculate Mg acceptor activation energy and investigate its relationship with Mg local structure in nanoscale (AlN)5/(GaN)1 superlattice (SL), a substitution for Al0.83Ga0.17N disorder alloy, using first-principles calculations. A universal picture to reduce acceptor activation energy in wide-gap semiconductors is given for the first time. By reducing the volume of the acceptor local structure slightly, its activation energy can be decreased remarkably. Our results show that Mg acceptor activation energy can be reduced significantly from 0.44 eV in Al0.83Ga0.17N disorder alloy to 0.26 eV, very close to the Mg acceptor activation energy in GaN, and a high hole concentration in the order of 1019 cm−3 can be obtained in (AlN)5/(GaN)1 SL by MgGa δ-doping owing to GaN-monolayer modulation. We thus open up a new way to reduce Mg acceptor activation energy and increase hole concentration in Al-rich AlGaN.
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