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J-GLOBAL ID：201202264738717443   整理番号：12A1053040

純粋なそしてドープされたたヘマタイトにおける正孔輸送

Hole transport in pure and doped hematite

著者 (2件)： LIAO Peilin (Dep. of Chemistry, Princeton Univ., Princeton, New Jersey 08544, USA) ,  CARTER Emily A. (Dep. of Mechanical and Aerospace Engineering, Program in Applied and Computational Mathematics, and Andlinger Center ...)
資料名： Journal of Applied Physics  (Journal of Applied Physics)
巻： 112  号： 1  ページ： 013701-013701-13  発行年： 2012年07月01日 
JST資料番号： C0266A  ISSN： 0021-8979  CODEN： JAPIAU  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： ヘマタイト(α-Fe₂O₃)は光起電力(PV)および光電気化学デバイスで利用するための有望な候補である。その貧弱な伝導率は一つの大きな欠点である。ヘマタイトのp型あるいはn型ドーピングは,その伝導率の測定値を大幅に増強し,PVにおける可能なp-n接合のために必要である。ここでは,ab initio量子力学(無制約Hartree-Fock理論)を用いた電子埋め込みクラスター法を用いて,純粋なそしてドープしたヘマタイトにおける正孔輸送を研究した。以前の研究に一致して,模型は純粋ヘマタイトに対して正孔ホッピングは酸素陰イオンを介することを示唆している。正孔移動度の活性化エネルギーは電子移動度の活性化エネルギーよりも少なくとも0.1eV高いと予測され,実験で観察される傾向と一致する。伝導率が改善される機構を洞察するために,四つのドーパント-直接炭素置換部位におけるマグネシウム(II),ニッケル(II),銅(II)そしてマンガン(II/III)を調べた。活性化エネルギーを用いて異なるドーパントの定性的効果を評価した。正孔キャリアーがドーパント近傍でO陰イオンに引きつけられると予測される。トラッピング効果の大きさは+2酸化状態では四つのドーパントの間で同様である。Mnドーピングの多価性格は低障壁O-Mn-O経路を介してMn中心付近で局所正孔輸送を容易にする。これは,特にこれらの低障壁経路のネットワークが生成されるときには,Mnドーピング濃度の増大とともにより高い正孔移動度を達成できることを示唆する。我々の結果は,Mg,NiそしてCuドープp型ヘマタイトにおいて実験で観測される伝導率増大が主として移動度の向上よりもむしろ正孔キャリアの増大に起因すること,Mg,NiおよびCuドーピングは同様の性能を示すが,Mnドープヘマタイトは高ドーピング濃度限界で有意に改善されうることを示唆している。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *赤鉄鉱 ,  輸送現象 ,  *ドーピング ,  光起電力 ,  光電気化学 ,  *ab initio法 ,  量子論 ,  *ホッピング伝導 ,  *正孔
準シソーラス用語： 正孔輸送 ,  電子埋め込みクラスター法 ,  クラスター法 ,  量子力学

分類 (1件)： その他の無機化合物の電気伝導  (BM03044O)

タイトルに関連する用語 (3件)： ドープ ,  ヘマタイト ,  正孔輸送