In GaAsyN1–y, the presence of a few percent of N induces a large reduction of the GaAs band gap that vanishes upon hydrogenation. In the present Letter, the energetics of N-H complexes and their effects on the band structure of the GaAs0.97N0.03 alloy have been investigated by first-principles density functional methods. We find that monohydrogen N–H+ and dihydrogen N–H2* complexes are formed depending on doping. Moreover, only N–H2* complexes account for the neutralization of nitrogen effects. A model is proposed that clarifies the passivation mechanism of nitrogen by H.

Structure and Passivation effects of mono- and di-hydrogen complexes in GaAs(y)N(1-y) alloys

Amore Bonapasta A;Filippone F;
2002

Abstract

In GaAsyN1–y, the presence of a few percent of N induces a large reduction of the GaAs band gap that vanishes upon hydrogenation. In the present Letter, the energetics of N-H complexes and their effects on the band structure of the GaAs0.97N0.03 alloy have been investigated by first-principles density functional methods. We find that monohydrogen N–H+ and dihydrogen N–H2* complexes are formed depending on doping. Moreover, only N–H2* complexes account for the neutralization of nitrogen effects. A model is proposed that clarifies the passivation mechanism of nitrogen by H.
2002
Istituto di Struttura della Materia - ISM - Sede Roma Tor Vergata
89
215401
216405
semiconduttori
impurezze
idrogeno
teoria
La modifica della gap di semiconduttori III-V e’ un obiettivo centrale della fisica dei semiconduttori strettamente connesso alle applicazioni tecnologiche. La possibilita’ di indurre una forte riduzione della gap di materiali binari e ternari III-V mediante l’introduzione di qualche percento di N e’ quindi di estremo interesse. Infatti, in tali quantita’ gli atomi di azoto non provocano effetti dannosi alla struttura cristallina del semiconduttore ospite ne’ favoriscono l’introduzione di difetti, producono quindi un beneficio senza effetti collaterali dannosi. L’azione passivante dell’idrogeno e’ anche interessante per le applicazioni. I moderni dispositivi sono infatti basati su strutture a semiconduttore in cui gli strati attivi sono alternati a strati con gap differente. Cio’ richiede complessi processi di crescita e ricrescita che potrebbero essere semplificati mediante idrogenazione. Il primo autore (ISM-CNR) e’ corresponding author.
2
info:eu-repo/semantics/article
262
Amore Bonapasta A. ;Filippone F. ; Giannozzi P. ; Capizzi M. ; Polimeni A.
01 Contributo su Rivista::01.01 Articolo in rivista
none
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