透明导电材料由于其同时具备高透明性,高导电率等特性,在太阳能电池,发光二极管等光电材料领域被广泛应用。近年来,n型透明导电材料得到广泛的应用。但双极性透明导电材料(即同时实现n型和p型导电性能)发展缓慢,也影响了透明导电同质结的研究进程,这严重限制了其在光电材料中的应用。
本工作以具有Delafossite结构的碲化物半导体NaYTe2为研究对象,根据第一性原理,从微观角度如电子结构、缺陷性质、带边位置、导电特性等方面系统研究NaYTe2能否作为双极性透明导电材料。研究发现:NaYTe2 具有良好的透明性,对可见光的吸收相对较弱[图1(a-b)]。由于碲化物具有高的价带位置,与其他优异的n型和p型透明导电材料相对比,所得到的NaYTe2带边位置符合双极性导电特性的带边位置要求(图2)。此外,缺陷性质和载流子特能计算进一步证明,在特定化学条件下,通过缺陷CaNa以及Na空位可分别实现电子浓度和空穴浓度高达5.6×1019 cm-3 和2.9×1017 cm-3 [图3(a-b)]。因此,NaYTe2被理论预测为有前景的双极性透明导电材料。该工作以物理科学与工程技术学院为第一单位近期正式发表在Journal of Physics and Chemistry of Solids上。
图1:NaYTe2的能带结构(a)和光吸收系数(b)。
图2:NaYTe2与不同n型和p型透明导电材料的带边位置对比。
图3:在特定化学环境中,不同生长温度下的载流子浓度(a-b)和缺陷浓度(c-d)。
论文作者:张笑天(硕士生),林常青(博士生),郭欣宜(本科毕业生),薛阳(博士生),梁先庆(广西大学),周文政(广西大学),Clas Persson(University of Oslo and KTH),黄丹(通讯作者,广西大学)。
论文题目:Delafossite NaYTe2 as a transparent conductive material with bipolar conductivity: A first-principles prediction
期刊信息:Journal of Physics and Chemistry of Solids, 190 (2024) 112002
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2024.112002.