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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 the theoretical prediction of the optimal semiconductor technology of hexagonal crystal nitride (h-BN)して, first principles calculation of により様々な impurity のイオンエネルギー and びformation エネルギーとComparative evaluation of the electronic structure of cubic crystalline nitrite (c-BN) and its system. Specific detailsには,h-BN and びc-BNスーパーセル中に様々なドーパントlement elementをImportし, first Principle PAW method: Optimization calculation of atomic and electronic structureの全エネルギーを Use the いて impurities to のイオンエネルギーと to form エネルギーをquest め, これらの値をもとにp type, n-type にAdaptation したドーパントkindをinvestigationした.This year's はとくにh- BN's inter-layer insertion and insertion, BN's interlayer insertion and impurity containmentめて system's なcalculation を行った.その记, Li et al. のアルカリmetal element のaddやそれに companion It is a high-precision method for forming quantitative ににするため, basic chloride and ethyl acid compoundsなCalculation techniques are established. これをh-BN is applicable and the result is n-type様々なアルカリmetal element によりlow いform エネルギーと shallow いドナーquasi-position が両立されることがわかった.また, p-type ドーピングの occasion は, h-BN unique electronic structure investigation からハロゲンのaddにより同様なeffectがexpectationされたため, system calculationな行った.その knot As a result, フッ素のadded によりとくに shallow いアクセプタ quasi-formed されることが clarified した.これらは, interlayer へのドーピングによるh-BN のsemiconductor possibility をshows the result である.