CoSb3基方钴矿化合物的Ga,In掺杂及相关复杂缺陷的研究

通过第一性原理与热力学结合的方法,研究了Ga,In等掺杂的Co Sb3基方钴矿化合物中的复杂缺陷问题。详细计算了Ga,In在Co Sb3中填充,Co,Sb位置替换以及填充-替换同时共存等缺陷的形成能。研究结果表明,缺陷形成能与费米能级、化学势等相关。Ga,In等在方钴矿中不是单纯的填充,而是填充和Sb位置替换同时共存的复杂缺陷。Ga掺杂以填充-替换比例2∶1的缺陷为主,而In掺杂,根据不同的条件可形成填充,替换,以及不同比例的填充替换复合缺陷,其中尤其以4∶2和2∶1最多。根据巨正则系宗,研究了Ga,In掺杂系统的载流子浓度和各缺陷的浓度。发现Ga,In掺杂的方钴矿由于填充和替换电荷的自补偿效应,其载流子浓度较低,尤其是Ga填充,具有类似本征半导体的低载流子浓度,且得到实验证实。In掺杂系统由于填充替换的比例偏离2∶1,填充位置的In比Ga的稍高一些,因此具有比Ga掺杂更高的载流子浓度。