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層間ドーピングによる六方晶窒化ホウ素の光電子機能設計

层间掺杂六方氮化硼光电功能设计

基本信息

批准号：
17760527
负责人：
大場史康
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

六方晶窒化ホウ素(h-BN)の半導体化に最適なドーパントの理論予測を目的として,第一原理計算により様々な不純物のイオン化エネルギー及び形成エネルギーと電子構造を立方晶窒化ホウ素(c-BN)と比較しながら系統的に評価した.具体的には,h-BN及びc-BNスーパーセル中に様々なドーパント元素を導入し,第一原理PAW法による原子・電子構造の最適化計算を行った.得られたスーパーセルの全エネルギーを用いて不純物のイオン化エネルギーと形成エネルギーを求め,これらの値をもとにp型,n型化に適したドーパント種を考察した.本年度はとくにh-BNの層間へのドーパントの挿入に着目し,サイズミスフィットの大きな不純物も含めて系統的な計算を行った.その際,Li等のアルカリ金属元素の添加やそれに伴う欠陥形成を定量的に評価するため,基本的な窒化物及び酸化物を対象として高精度な計算技法を確立した.これをh-BNに適用した結果,n型ドーピングに関しては様々なアルカリ金属元素により低い形成エネルギーと浅いドナー準位が両立されることがわかった.また,p型ドーピングの場合は,h-BN特有の電子構造の考察からハロゲンの添加により同様な効果が期待されたため,系統的な計算を行った.その結果,フッ素の添加によりとくに浅いアクセプタ準位が形成されることが判明した.これらは,層間へのドーピングによるh-BNの半導体化の可能性を示す結果である.

The purpose of theoretical prediction of optimum conditions for semiconductorization of hexagonal crystalline boron nitride (h-BN) is to evaluate the electronic structure of cubic crystalline boron nitride (c-BN) compared with that of first-principles calculation. Specifically,h-BN and c-BN are introduced into the optimization of atomic and electronic structures by the first-principle PAW method. In this paper, the author discusses the application of impurity in the whole production process, and discusses the application of impurity in the production process. This year, the calculation of h-BN interlayer impurities was carried out. At the same time, the quantitative evaluation of the addition and formation of Li and other metallic elements, basic compounds and acids, and high-precision calculation techniques have been established. As a result of this h-BN application, n-type metal elements are formed in low and shallow levels, and the n-type metal elements are formed in low and shallow levels. In the case of p-type junction,h-BN unique electronic structure was investigated. As a result, the addition of the element to the system is not easy to determine. The results show the possibility of semiconductorization of h-BN.