Reproducible Sb-doped p-type ZnO films were grown on n-Si (100) by electron-cyclotron-resonance-assisted molecular-beam epitaxy. The existence of Sb in ZnO:Sb films was confirmed by low-temperature photoluminescence measurements. An acceptor-bound exciton (A°X) emission was observed at 3.358 eV at 8 K. The acceptor energy level of the Sb dopant is estimated to be 0.2 eV above the valence band. Temperature-dependent Hall measurements were performed on Sb-doped ZnO films. At room temperature, one Sb-doped ZnO sample exhibited a low resistivity of 0.2Ωcm, high hole concentration of 1.7×1018cm3 and high mobility of 20.0cm2Vs. This study suggests that Sb is an excellent dopant for reliable and reproducible p-type ZnO fabrication.

1.
S.
Choopun
,
R. D.
Vispute
,
W.
Noch
,
A.
Balsamo
,
R. P.
Sharma
,
T.
Venkatesan
,
A.
Iliadis
, and
D. C.
Look
,
Appl. Phys. Lett.
75
,
3947
(
1999
).
2.
E. M.
Wong
and
P. C.
Searson
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2939
(
1999
).
3.
H. J.
Ko
,
Y. F.
Chen
,
Z.
Zhu
,
T.
Yao
,
I.
Kobayashi
, and
H.
Uchiki
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
1905
(
2000
).
4.
K.
Ogata
,
K.
Sakurai
,
Sz.
Fujita
,
Sg.
Fujita
, and
K.
Matsushige
,
J. Cryst. Growth
214
,
312
(
2000
).
5.
S. J.
Pearton
,
D. P.
Norton
,
K.
Ip
,
Y. W.
Heo
, and
T.
Steiner
,
J. Vac. Sci. Technol. B
22
,
932
(
2004
).
6.
D. C.
Look
,
Mater. Sci. Eng., B
,
80
,
383
(
2001
).
7.
S. B.
Zhang
,
S. H.
Wei
, and
A.
Zunger
,
Phys. Rev. B
63
,
075205
(
2001
).
8.
C. G.
Van de Walle
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
1012
(
2000
).
9.
A.
Tsukazaki
,
A.
Ohtomo
,
T.
Onuma
,
M.
Ohtani
,
T.
Makino
,
M.
Sumiya
,
K.
Ohtani
,
S. F.
Chichibu
,
S.
Fuke
,
Y.
Segawa
,
H.
Ohno
,
H.
Koinuma
, and
M.
Kawasaki
,
Nat. Mater.
4
,
42
(
2005
).
10.
J. M.
Bian
,
X. M.
Li
,
C. Y.
Zhang
,
W. D.
Yu
, and
X. D.
Gao
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
4070
(
2004
).
11.
D. C.
Look
,
D. C.
Reynolds
,
C. W.
Litton
,
R. L.
Jones
,
D. B.
Eason
, and
G.
Cantwell
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
1830
(
2002
).
12.
H. W.
Liang
,
Y. M.
Lu
,
D. Z.
Shen
,
Y. C.
Liu
,
J. F.
Yan
,
C. X.
Shan
,
B. H.
Li
,
Z. Z.
Zhang
,
J. Y.
Zhang
, and
X. W.
Fan
,
Phys. Status Solidi A
202
,
1060
(
2005
).
13.
J. G.
Lu
,
Z. Z.
Ye
,
F.
Zhuge
,
Y. J.
Zeng
,
B. H.
Zhao
, and
L. P.
Zhu
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
3134
(
2004
).
14.
E.
Kaminska
,
A.
Piotrowska
,
J.
Kossut
,
R.
Butkute
,
W.
Dobrowolski
,
R.
Lukasiewicz
,
A.
Barcz
,
R.
Jakiela
,
E.
Dynowska
,
E.
Przezdziecka
,
M.
Aleszkiewicz
,
P.
Wojnar
, and
E.
Kowalczyk
,
Phys. Status Solidi C
2
,
1119
(
2005
).
15.
X.
Li
,
Y.
Yan
,
T. A.
Gessert
,
C. L.
Perkins
,
D.
Young
,
C.
DeHart
,
M.
Young
, and
T. J.
Coutts
,
J. Vac. Sci. Technol. A
21
,
1342
(
2003
).
16.
D. K.
Hwang
,
H. S.
Kim
,
J. H.
Lim
,
J. Y.
Oh
,
J. H.
Yang
,
S. J.
Park
,
K. K.
Kim
,
D. C.
Look
, and
Y. S.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
151917
(
2005
).
17.
V.
Vaithianathan
,
B. T.
Lee
, and
S. S.
Kim
,
Phys. Status Solidi A
201
,
2837
(
2004
).
18.
K. K.
Kim
,
H. S.
Kim
,
D. K.
Hwang
,
J. H.
Lim
, and
S. J.
Park
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
63
(
2003
).
19.
H.
Tampo
,
H.
Shibata
,
P.
Fons
,
A.
Yamada
,
K.
Matsubara
,
K.
Iwata
,
K.
Tamura
,
H.
Takasu
, and
S.
Niki
,
J. Cryst. Growth
278
,
268
(
2005
).
20.
Z. Q.
Chen
,
A.
Kawasuso
,
Y.
Xu
,
H.
Naramoto
,
X. L.
Yuan
,
T.
Sekiguchi
,
R.
Suzuki
, and
T.
Ohdaira
,
J. Appl. Phys.
97
,
013528
(
2005
).
21.
Y. R.
Ryu
,
T. S.
Lee
, and
H. W.
White
,
Appl. Phys. Lett.
83
,
87
(
2003
).
22.
D. C.
Look
,
G. M.
Renlund
,
R. H.
Burgener
 II
, and
J. R.
Sizelove
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
5269
(
2004
).
23.
Y. R.
Ryu
,
S.
Zhu
,
D. C.
Look
,
J. M.
Wrobel
,
H. M.
Jeong
, and
H. W.
White
,
J. Cryst. Growth
216
,
330
(
2000
).
24.
V.
Vaithianathan
,
B. T.
Lee
, and
S. S.
Kim
,
Appl. Phys. Lett.
86
,
062101
(
2005
).
25.
T. S.
Jeong
,
M. S.
Han
,
C. J.
Youn
, and
Y. S.
Park
,
J. Appl. Phys.
96
,
175
(
2004
).
26.
T.
Aoki
,
Y.
Shimizu
,
A.
Miyake
,
A.
Nakamura
,
Y.
Nakanishi
, and
Y.
Hatanaka
,
Phys. Status Solidi B
229
,
911
(
2002
).
27.
S.
Limpijumnong
,
S. B.
Zhang
,
S. H.
Wei
, and
C. H.
Park
,
Phys. Rev. Lett.
92
,
155504
(
2004
).
28.
L. J.
van der Pauw
,
Philips Res. Rep.
13
,
1
(
1958
).
29.
K.
Seeger
,
Semiconductor Physics
, 3rd ed. (
Springer
, Berlin,
1985
).
30.
D. C.
Reynolds
,
D. C.
Look
,
B.
Jogai
,
C. W.
Litton
,
T. C.
Collins
,
W.
Harsch
, and
G.
Cantwell
,
Phys. Rev. B
57
,
12151
(
1998
).
31.
L. J.
Wang
and
N. C.
Giles
,
J. Appl. Phys.
94
,
973
(
2003
).
32.
A. B.M.A.
Ashrafi
,
I.
Suemune
,
H.
Kumano
, and
S.
Tanaka
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
41
,
L1281
(
2002
).
You do not currently have access to this content.