研究目的
识别ScN中高掺杂的主导来源，并评估基于ScN器件性能的理论极限。
研究成果
霍尔效应测量、二次离子质谱（SIMS）和密度泛函理论（DFT）计算的综合结果表明，氧替代氮是ScN样品中高载流子浓度的主要来源。
研究不足
该研究的局限性在于二次离子质谱（SIMS）测量的精度以及密度泛函理论（DFT）计算中固有的假设。通过SIMS化学计量测量无法确定氮空位的精确浓度。
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氧化镁衬底上简并(100)取向氮化钪薄膜的电子输运特性
DOI：10.1063/1.5050200
期刊：Applied Physics Letters
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:21:21
摘要：
氮化钪（ScN）是一种简并n型半导体，具有极高的载流子浓度、低电阻率以及与氧化锌等透明导电氧化物相当的载流子迁移率。由于其与氮化镓（GaN）的晶格失配度极?。?lt;1%），ScN被视为未来基于GaN电子器件的极具前景材料。杂质是导致简并特性的根源，但具体是何种杂质所致仍存争议。研究采用反应磁控溅射法，在多种沉积条件下于(001)取向的氧化镁衬底上生长了不同厚度的ScN薄膜。通过X射线衍射验证晶体取向，扫描电子显微镜测得薄膜厚度范围为39至85纳米。利用霍尔效应测量在10至320K温度区间表征了薄膜的电学输运特性：10K时电子浓度介于4.4×102?至1.5×1021 cm?3之间，电阻率为2.1×10??至5.0×10?? Ω·cm，霍尔迁移率为66至97 cm2/V·s。二次离子质谱（SIMS）用于测定薄膜成分，最终通过密度泛函理论（DFT）计算了包括氮/钪空位及氧/氟替代氮在内的各类点缺陷激活能——氧和氟替代的激活能均为负值，表明其可自发形成。但综合霍尔效应、SIMS及DFT结果表明，氧替代是这些样品中高载流子浓度的主要成因。
作者：
John S. Cetnar，Amber N. Reed，Stefan C. Badescu，Shivashankar Vangala，Hadley A. Smith，David C. Look
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