Dopaje de impureza isovalente dependiente del tamaño para el control ambipolar en Cu₃N

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Física de los semiconductores

Sus antecedentes:

• El dopaje sustitutivo con impurezas aliovalentes es clave para el control ambipolar de semiconductores.
• Los compuestos catiónicos monovalentes se enfrentan a limitaciones en el dopaje de tipo p debido a la falta de impurezas aliovalentes adecuadas.

Objetivo del estudio:

• Explorar una estrategia de dopaje alternativa para los semiconductores basados en Cu (I) utilizando impurezas de metales alcalinos isovalentes.
• Para lograr un dopaje controlado de tipo p y tipo n en el nitruro de cobre mediante la manipulación del tamaño de la impureza.

Principales métodos:

• Efectos de dopaje investigados del litio isovalente (Li), el cesio (Cs) y el rubidio (Rb) en el nitruro de cobre.
• Utilizó cálculos basados en los primeros principios para comprender el comportamiento de las impurezas y la formación de defectos.
• Concentraciones controladas de electrones y agujeros a través de variaciones en el tamaño de la impureza.

Principales resultados:

• Las impurezas de litio más pequeñas en las posiciones intersticiales mejoran la conductividad de tipo n (10^15 a 10^18 cm^-3).
• Las impurezas más grandes Cs y Rb indujeron la conversión de tipo p (10^14 a 10^17 cm^-3) formando complejos de defectos del aceptor.
• Li actúa como un donante superficial, mientras que Cs / Rb promueve las vacantes de Cu debido a la repulsión iónica.

Conclusiones:

• El dopaje dependiente del tamaño de la impureza isovalente ofrece una nueva ruta para el dopaje de semiconductores.
• Este método proporciona una conductividad sintonizable de tipo n y tipo p en compuestos catiónicos monovalentes.
• Permite avances en dispositivos optoelectrónicos que utilizan nitruro de cobre y semiconductores similares.