在氮化鎵（GaN）材料中實現(xiàn)高n型和p型摻雜對于提高固態(tài)照明和RF /功率電子器件的效率和功率至關(guān)重要。GaN的可摻雜性是由摻雜劑的形成、活化和自補(bǔ)償決定的，這取決于摻雜劑與GaN之間的鍵合性質(zhì)。GaN具有纖鋅礦（wz-）和閃鋅礦（zb-）兩種結(jié)構(gòu)。然而由于纖鋅礦結(jié)構(gòu)GaN的穩(wěn)定性，更加適應(yīng)當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)，因此對n型和p型摻雜的研究主要集中在纖鋅礦結(jié)構(gòu)GaN上（wz-GaN）。

　　如今，wz-GaN及其合金的p型摻雜仍然具有挑戰(zhàn)性，特別是對于達(dá)到高（>1019cm^-3）的空穴濃度而言。p摻雜限制的主要因素歸因于常見受體的大活化能（例如Mg的活化能約為250meV）。與施主的低激活能量（<30meV）相比，電子與空穴濃度之間的這種不對稱性限制了GaN光子學(xué)（發(fā)光二極管，激光二極管）和電子器件（RF /功率晶體管）的性能。

　　Bayram教授領(lǐng)導(dǎo)伊利諾伊大學(xué)香檳分校（UIUC）的研究人員使用計算模型進(jìn)行第一性原理計算，以便研究施主硅（Si）和鍺（Ge）以及受主的形成，活化和自補(bǔ)償wz-和zb-GaN中的碳（C）、鈹（Be）和鎂（Mg）。

　　結(jié)果揭示了對稱性不僅影響活化能，而且影響形成能和自補(bǔ)償效應(yīng)。具體而言，zb-GaN中的Mg活化能降低至153meV（而wz-GaN中為226meV）。此外，振動分析表明，在zb-GaN中Mg間隙的形成能比在wz-GaN中高，因為zb-GaN中的間隙位置使振動熵小得多。作者估計，與wz-GaN：Mg相比，室溫下zb-GaN：Mg可實現(xiàn)四倍更高的空穴濃度。

　　研究人員認(rèn)為，這些結(jié)果為zb-III氮化物研究（特別是雙極型器件）帶來了光明的前景。