Transferability of the co-doping concept to ternary ZnO:(Cd,Mg)

• Applicant: Professor Dr. Marius Grundmann
• Subject Area: Experimental Condensed Matter Physics
• Term: from 2002 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5382509

Für die auf dem ZnO-Wurtzitgitter basierenden ternären Materialien ZnO:(Cd,Mg) sind interessante optische Eigenschaften zu erwarten, die durch die Kationensubstitution gezielt beeinflusst werden können. Mittels verschiedener Methoden präparierte Proben sollen unter Verwendung optischer Spektroskopie, Ellipsometrie- und Hall-Messungen untersucht und verglichen werden. Die Ergebnisse (Übergangsenergien, effektive Massen) werden mit Empirischen Pseudopotential (EPP)-Rechnungen in virtueller Kristallnäherung (VCA) verknüpft, um eine realistische Beschreibung der Bandstruktur zu erreichen. Die verwendeten ionaren EPP-Parameter sollen strukturunabhängig an experimentelle Daten angepasst und zur Beschreibung des wurtzitischen Kristallpotentials in den ternären Materialien anisotrop abgeschirmt werden. Es wird erwartet, dass die ternären Materialien ähnlich dem ZnO-Wirtsmaterial unipolar, n-dotierbar sind. Völlig neuartige Bereiche in optoelektronischen Anwendungen werden sich jedoch erst erschließen, wenn p-Dotierung von ZnO:(Cd,Mg) erreicht wird. Neuesten Arbeiten zufolge führte Kodotierung mit N-Ga-N-Assoziaten zur erfolgreichen p-Dotierung des ZnO-Wirtsmaterials. Das Konzept der Kodotierung soll erstmals im PLD-Züchtungsprozess von p-dotiertem ZnO:(Cd,Mg), z.B. mit N-X-N, X=In,Ga,Al, zur Anwendung kommen. Der Einbau der effektiv als Akzeptor wirkenden N-X-N-Assoziate soll mittels IV-, CV-, Hall, DLTS- und Photostrommessungen charakterisiert werden. EPP-Superzell-Rechnungen sollen flankierende Aussagen zur Erniedrigung der Madelung-Energie und zur Veränderung der Bandstruktur von mit N-X-N-Assoziaten kodotiertem ternären ZnO:(Cd,Mg)-Material liefern. Weitere, neuartige Konzepte der Kodotierung, z.B. Doppeldotierung mit N-Y-N-Assoziaten, Y=Element der 1. Hauptgruppe des Periodischen Systems, sollen entwickelt werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1136: Chemical Substitution in Ionic Solids
• Participating Person: Professorin Dr. Heidemarie Schmidt