Ursprünge der Dopingasymmetrie in Oxiden: Lochdoping in NiO versus Elektronendoping in ZnO

Die Dopingreaktion der prototypischen transparenten Oxide NiO (p-Typ), ZnO (n-Typ) und MgO (isolierend) wird durch die spontane Bildung von kompensierenden Zentren verursacht, was zu einer Fermi-Niveau-Pinning bei kritischen Fermi-Energien führt. Wir untersuchen die Dopingprinzipien in diesen Oxiden durch quasi-chemische Berechnungen von transportierenden oder kompensierenden Defekten und der natürlichen Bandabstände und identifizieren die Dopingtrends mit den Ionisationspotentialen und Elektronenaffinitäten der Oxide. Wir stellen fest, dass die bei Raumtemperatur freie Lochdichte des kation-defizienten NiO durch eine zu hohe Ionisationsenergie des Ni-Fehlers begrenzt ist, aber sie kann durch äußere Dotierstoffe mit flacheren Akzeptorniveaus stark erhöht werden.