Memetakan sifat struktural, listrik, dan optik dari nanorod ZnO yang didoping fosfor secara hidrotermal untuk aplikasi perangkat optoelektronik

Hasil dan Diskusi

Untuk memahami perubahan struktural karena penggabungan fosfor ke dalam nanorod ZnO, kami melakukan pengukuran XRD mode bubuk, yang plotnya disajikan pada Gambar. 1d. Kami mencatat di sini bahwa sampel yang tidak didoping menunjukkan puncak difraksi pada 34,36°, 44,27°, 62,80°, dan 72,45° yang sesuai dengan bidang (002), (111), (103), dan (004) dari ZnO, masing-masing. Puncak yang sesuai dengan bidang (002) menunjukkan intensitas tertinggi, dan posisi puncak tidak berubah terlepas dari NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M dan perubahan diameter/panjang yang dihasilkan dari nanorod. Setelah meningkatkan NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M, intensitas terintegrasi dari puncak intensitas tertinggi, yaitu (002) puncak, secara bertahap menurun seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1e. Satu-satunya perbedaan dalam sampel ini adalah variasi rasio M; oleh karena itu, ini dapat dikaitkan dengan sifat kristal tereduksi dari nanorod ZnO [24]. Namun, satu hal yang perlu diperhatikan di sini adalah lebar penuh pada setengah maksimum (FWHM) dari (002) puncak. FWHM ditemukan hampir sama sekitar 0,25° terlepas dari NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M. Dalam perspektif ini, kemungkinan besar juga bahwa ketidaksejajaran nanorod di c -sumbu juga dapat menyebabkan penurunan intensitas puncak terintegrasi (002). Ketika rasio M dari NH₄ H₂ (PO₄ )₂ mencapai 1%, tiga puncak tambahan diamati pada sudut 31,70 °, 36,17 °, dan 47,50 °, yang terkait dengan (100), (101), dan (102) puncak kristal ZnO, masing-masing. Munculnya puncak tambahan ini juga sesuai dengan klaim yang disebutkan di atas.

Tampilan atas dan penampang gambar SEM dari sampel yang tidak didoping dan didoping (hingga 1%) ditunjukkan pada Gambar. 2a–f, di mana distribusi nanorod heksagonal yang seragam dapat diperhatikan. Seperti yang dibahas dalam paragraf di atas, diameter dan panjang nanorod ditemukan meningkat pada peningkatan NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M, yang masing-masing dapat diamati di sisi dalam (tampilan atas) dan sisi kanan (tampilan penampang) dari setiap gambar. Dalam sampel yang tidak didoping (0% NH₄ H₂ (PO₄ )₂ M rasio), diameter rata-rata nanorods diperhatikan menjadi sekitar 60 nm, yang terus meningkat secara bertahap sampai 145 nm setelah meningkatkan konsentrasi doping seperti yang ditunjukkan pada insets Gambar. 2a-f. Demikian pula, panjang nanorod juga ditemukan meningkat dengan konsentrasi doping meskipun sedikit peningkatan seperti yang ditunjukkan di sisi kanan setiap gambar. Panjang dan diameter nanorod diplot sebagai fungsi NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M pada Gambar. 3a dan b, masing-masing. Di sisipan gambar-gambar ini, kami menunjukkan ilustrasi skema dari nanorod ZnO yang tumbuh secara vertikal untuk menunjukkan panjang dan diameternya. Perlu dicatat bahwa panjang nanorod ini juga meningkat dengan cepat dari 1,35 μm menjadi 2,5 μm dengan meningkatnya NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M dari 0% hingga 0,1% dan hampir jenuh di luar rasio M ini. Tren serupa dalam variasi diameter nanorod terlihat (Gbr. 3b). Panjang dan diameter nanorod yang ditingkatkan hingga 0,1% NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M dikaitkan dengan ukuran fosfor yang lebih besar dibandingkan dengan atom oksigen dalam ZnO [12, 13, 25]. Di luar 0,1% rasio M, sifat variasi panjang dan diameter dapat dipahami berdasarkan batas kejenuhan kelarutan dari memasukkan fosfor ke dalam matriks ZnO [26]. Meskipun semua parameter lainnya tetap konstan atau melambat untuk naik atau turun kecuali konsentrasi doping, panjang dan diameter nanorod masih ditemukan meningkat, yang menunjukkan keberhasilan penggabungan fosfor ke nanorod ZnO [12, 25]. Reaksi kimia yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan ZnO dan doping fosfor ke dalam kristal ZnO dapat dipahami dari persamaan berikut [16]:

Gambar SEM atas (kiri) dan penampang (kanan) dari nanorod ZnO yang sesuai dengan NH₄ H₂ (PO₄ )₂ M rasio 0% (a ), 0,05% (b ), 0,1% (c ), 0,2% (d ), 0,5% (e ), dan 1,0% (f ), masing-masing. Diameter dan panjang nanorod meningkat sebagai fungsi NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M. Peningkatan fitur volumetrik nanorods disebabkan oleh penggabungan fosfor yang tinggi

a , b Tampilan kuantitatif panjang dan diameter nanorod ZnO dengan peningkatan NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M, masing-masing. c –e Perubahan konsentrasi doping, koefisien Hall, dan mobilitas nanorod sebagai fungsi NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M, masing-masing. Konduktivitas berubah dari negatif menjadi positif saat NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M lebih tinggi dari 0,3% kira-kira. Penurunan konsentrasi doping nanorod yang sesuai dengan 1% NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M disebabkan oleh efek kompensasi diri di luar batas kelarutan fosfor dalam nanorod ZnO

Dalam proses hidrotermal, dengan meningkatnya suhu, seng nitrat awalnya akan terurai menjadi Zn ²⁺ dan ion nitrat. Di sisi lain, reaksi kimia antara HMTA dan molekul air menimbulkan formaldehida, ion amonium, dan ion hidroksil seperti yang ditunjukkan di atas dalam Persamaan. (2). Ion hidroksil ini bereaksi dengan Zn ²⁺ ion dan mengarah pada pembentukan ZnO dan H₂ O molekul. Selain itu, amonium dihidrogen fosfat bereaksi dengan ion hidroksil yang sudah ada dalam gelas kimia dan membentuk ion fosfat bersama dengan ion amonium dan molekul air. Kami mencatat di sini bahwa ion fosfat ini bereaksi dengan ion seng untuk membentuk seng fosfat (Zn₃ (PO₄ )₂ ) presipitasi, yang merugikan penggabungan fosfor ke nanorods ZnO [16]. Namun, seng nitrat sebagai asam kuat dan garam basa kuat, memiliki potensi untuk meminimalkan kemungkinan pengendapan seng fosfat dan karenanya dapat meningkatkan kemungkinan keberhasilan penggabungan fosfor ke dalam nanorod ZnO [16]. Doping fosfor dalam nanorod ZnO diketahui menginduksi konduktivitas tipe-p dari konduktivitas tipe-n yang melekat [7, 27, 28], yang selanjutnya akan memvalidasi doping atom fosfor.

Menggunakan pengukuran efek Hall, kami menyelidiki efek doping fosfor pada sifat listrik seperti jenis konduktivitas, konsentrasi doping, dan mobilitas pembawa muatan. Secara umum, pengukuran efek Hall dari nanorod dan/atau kawat nano cukup menantang karena geometri satu dimensinya. Dengan demikian, jelas bahwa pengukuran Hall satu per satu dari nanorod tunggal mungkin yang paling akurat. Namun, metode ini sebagian besar berlaku untuk nanorods atau kawat nano rapuh dan kepadatan rendah, yang membutuhkan prosedur pemrosesan yang menantang [45]. Dalam hal ini, pengukuran efek Hall diaktifkan oleh lapisan benih ZnO yang didoping Al di bawah nanorod ZnO sebagai media penghantar. Karena ketidaksempurnaan listrik lapisan benih ZnO yang didoping Al sebagai media untuk aliran arus, pengukuran mungkin dapat meremehkan sifat listrik sebenarnya dari nanorod ZnO. Namun, hasilnya belum dapat menunjukkan bagaimana NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M mengubah sifat kelistrikan nanorod ZnO. Ketergantungan konsentrasi pembawa, koefisien Hall, dan mobilitas pada NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M diilustrasikan pada Gambar. 3c, d, dan e, masing-masing. Konsentrasi pembawa untuk 0%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,5%, dan rasio M 1% adalah − 6.1 × 10 ¹⁵ , 4.0 × 10 ¹⁵ , 3.4 × 10 ¹⁵ , 1,6 × 10 ¹⁵ , 7.8 × 10 ¹⁵ , dan 1,67 × 10 ⁹ cm ⁻² , masing-masing. Tanda negatif pada konsentrasi doping sampel di bawah 0,2% dari NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M menunjukkan konduktivitas tipe-n, dan tanda positif pada sampel yang tersisa menunjukkan konduktivitas tipe-p. Memang, nanorods ZnO menunjukkan konduktivitas tipe-n intrinsik karena adanya cacat terkait kekosongan oksigen dan / atau interstisial Zn, namun detailnya kontroversial [7, 27, 28]. Namun, dengan meningkatnya NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Dengan rasio M, nanorod ZnO secara bertahap diubah menjadi tipe-p dengan mengkompensasi konduktivitas negatif intrinsiknya. Konduktivitas tipe-p oleh penggabungan fosfor juga diamati dalam film tipis ZnO [29,30,31]. Di sisi lain, nanorods sesuai dengan 1% dari NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M menunjukkan perilaku yang cukup berbeda dibandingkan dengan laporan sebelumnya. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3c, sampel yang sesuai dengan 0,5% NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M menunjukkan konsentrasi pembawa tertinggi sekitar 7,8 × 10 ¹⁵ cm ⁻² dan turun menjadi 1,67 × 10 ⁹ cm ⁻² tiba-tiba begitu NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M ditingkatkan menjadi 1%. Kami berasumsi bahwa perubahan ini disebabkan oleh perilaku amfoter fosfor dalam ZnO [27]. Fosfor bertindak baik sebagai akseptor atau donor tergantung pada apakah fosfor menggantikan tempat oksigen (P_O ) atau situs Zn (P_Zn ), masing-masing. Dilaporkan dalam [27] bahwa kelarutan dopan tipe-p dalam ZnO rendah. Dalam rezim ini, penggabungan kelebihan fosfor di luar batas kelarutan, mereka menggantikan situs Zn dan mengkompensasi dirinya dengan P_O dan karenanya dapat kehilangan konduktivitas tipe-p. Batas kelarutan fosfor adalah sekitar 10 ²⁰ cm ⁻³ ketika Zn₃ P₂ telah digunakan untuk tujuan doping fosfor dalam matriks ZnO [27]. Namun, kami tidak dapat mengatakan dengan jelas berapa batas kelarutan fosfor untuk menumbuhkan ZnO tipe-p dengan NH₄ H₂ (PO₄ )₂ melalui proses hidrotermal, tetapi kami yakin batas kelarutan harus sekitar 7,8 × 10 ¹⁵ cm ⁻² . Perlu dicatat bahwa konsentrasi pembawa dapat ditingkatkan dengan proses post-thermal annealing seperti yang disebutkan dalam [16]. Namun, proses annealing tidak hanya mengubah konsentrasi pembawa tetapi juga diameter, panjang, dan kepadatan nanorod secara tidak terduga [16]. Dengan demikian, anil nanorods tidak dipertimbangkan dalam karya ini. Koefisien Hall (R _H ) untuk semikonduktor dapat diberikan oleh R _H = 1/n _c e [32], di mana n _c mewakili konsentrasi pembawa muatan, yang tandanya negatif dan positif untuk semikonduktor tipe-n dan tipe-p, masing-masing, di mana pembawa muatan masing-masing adalah elektron dan hole. Variasi R _H (ditunjukkan pada Gambar. 3d) lebih lanjut menegaskan transformasi konduktivitas dari tipe-n ke tipe-p dalam nanorod ZnO. Diketahui bahwa koefisien Hall dan mobilitas berhubungan dengan persamaan μ = σR _H [32], di mana σ menunjukkan konduktivitas listrik. Dapat diperhatikan bahwa mobilitas berbanding lurus dengan koefisien Hall, dan oleh karena itu, variasi mobilitas sebagai fungsi konsentrasi doping juga mengikuti sifat R _H kurva (seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3e).

Gambar 4a menunjukkan reflektansi yang dinormalisasi dari sampel yang tidak didoping dan didoping fosfor, yang diukur dalam geometri reflektansi difus. Diketahui bahwa penurunan tajam sekitar 380 nm dalam spektrum reflektansi menunjukkan celah pita optik dari sampel ZnO. Efek tailing setelah doping dapat dilihat pada penurunan tajam, yang menunjukkan perubahan celah pita optik karena doping fosfor ke nanorod ZnO. Untuk menentukan celah pita optik dari sampel ini, kami telah menggunakan fungsi Kubelka-Munk (KM), yang diperoleh dari spektrum reflektansi. Hubungan antara fungsi KM (F (R )) dan reflektansi diberikan oleh F (R ) = (1−R) ² /2R [33], di mana R mewakili reflektansi sampel, yang fungsi KM yang sesuai telah diplot menggunakan hubungan Tauc (ditunjukkan pada Gambar. 4b). Celah pita optik dari semua sampel diperkirakan dari plot Tauc ini, yang ditunjukkan pada sisipan Gambar 4b. Celah pita sampel ZnO yang tidak didoping ditemukan sebesar 3,28 eV, yang berkurang menjadi 3,18 eV hingga NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M 0,1%, dan kemudian, celah pita meningkat di atas konsentrasi ini, yang mencapai 3,26 eV untuk kasus 1% NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M. Kami mencatat di sini bahwa celah pita dari semua sampel berada dalam kisaran 3,18 dan 3,28 eV. Meskipun celah pita nanorod ZnO diperoleh dari plot Tauc, bagaimanapun, itu menyimpang sesuai perubahan NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M. Memang, mendapatkan celah pita dari plot Tauc mungkin bukan cara yang tepat untuk sampel yang diselidiki dalam artikel ini; ini karena plot Tauc mengabaikan efek eksitonik. Untuk mengatasi masalah ini, kami telah melakukan pengukuran PL pada semua sampel [49].

Reflektansi yang dinormalisasi (a ) dan plot Tauc yang sesuai (b ) untuk semua sampel (inset:NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Variasi yang bergantung pada rasio M dari celah pita optik ZnO nanorods.). c Spektrum PL yang dinormalisasi dari lapisan benih ZnO yang didoping Al, nanorod ZnO yang tidak didoping, dan nanorod ZnO yang didoping fosfor. d Posisi puncak PL emisi NBE sebagai fungsi NH₄ H₂ (PO₄ )₂ rasio M. e Emisi NIR yang diperbesar dari lapisan benih ZnO yang didoping Al. f Puncak emisi DLE dari sampel nanorod ZnO yang tidak didoping dan yang didoping

Gambar 4c menunjukkan spektrum PL yang dinormalisasi dari nanorod ZnO yang tidak didoping dan didoping fosfor serta lapisan benih ZnO yang didoping Al. Dapat diamati bahwa semua spektrum terdiri dari dua puncak yang menonjol, satu di wilayah UV dan yang lainnya terletak di wilayah yang menutupi rezim tampak dan NIR. Diketahui bahwa puncak pertama di wilayah UV terkait dengan emisi near-band-edge (NBE) dan puncak/punuk lainnya terkait dengan emisi level dalam (DLE) di nanorod ZnO. Kami mencatat di sini bahwa asal emisi tingkat dalam di ZnO kontroversial dan diperkirakan muncul dari berbagai jenis cacat dan/atau kekosongan [34,35,36]. Oleh karena itu, puncak didekonvolusi secara hati-hati dengan mempertimbangkan asimetri dalam spektrum ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4c, yang memberikan wawasan tentang asal mula emisi yang diamati. Perlu dicatat di sini bahwa puncak terdekonvolusi sesuai dengan emisi UV, violet, kuning, merah, dan NIR. Emisi UV (P1) pada ~ 379 nm dalam sampel ZnO yang tidak didoping sesuai dengan celah pitanya (seperti yang dibahas di atas). Emisi ini mewakili fitur karakteristik ZnO, yang muncul karena transisi eksitonik bebas [14]. Patut dicatat bahwa celah pita yang diperoleh PL adalah 10 meV lebih kecil dari salah satu plot Tauc (Gbr. 4b). Misalnya, celah pita nanorod ZnO yang tidak didoping dari PL adalah 3,27 eV sesuai dengan emisi 379-nm, dan yang dari plot Tauc adalah 3,28 eV. Hal ini mungkin karena pergeseran Stokes [48]. Saat konsentrasi doping meningkat dari 0 menjadi 1%, emisi ini mengalami pergeseran batokromik dari 379 menjadi 384 nm (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4d). Menurut laporan sebelumnya, doping fosfor menginduksi emisi pada ~ 384 nm, yang disebabkan oleh transisi pasangan donor-akseptor (DAP) [14, 25]. Oleh karena itu, pergeseran merah dalam kasus ini dapat dikaitkan dengan emisi DAP yang diinduksi fosfor dalam nanorod ZnO [8, 14]. Diketahui bahwa diameter nanorods juga mempengaruhi panjang gelombang emisi mengenai jumlah permukaan-ke-volume yang bergantung pada rasio tingkat kuasi-Fermi dan pergeseran menjadi parah setelah diameter lebih besar dari 150 nm [44]. Namun, diameter terbesar dari nanorod yang diselidiki adalah sekitar 150 nm, dan sisanya di bawah 150 nm dalam artikel ini; dengan demikian, kami mengesampingkan efek dari perubahan diameter. Emisi violet (P2) yang diamati pada ~ 389 nm (dalam sampel nanorod ZnO yang tidak didoping) disebabkan oleh interstisial Zn, yang emisinya juga mengalami pergeseran merah, dari 389 menjadi 408 nm, setelah doping [37]. Emisi kuning yang diamati (P3), dalam rentang panjang gelombang 574–587 nm, disebabkan oleh adanya atom oksigen interstisial [38, 39]. Adanya kekosongan oksigen atau seng yang berlebihan bertanggung jawab atas emisi merah yang diamati (P4) [40, 41], yang mencakup rentang panjang gelombang 678–729 nm (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4c). Dapat diamati bahwa lebar penuh pada setengah maksimum (FWHM) emisi kuning dan merah jauh lebih tinggi dibandingkan dengan emisi lainnya. Kami mencatat di sini bahwa dekonvolusi yang dibuat semata-mata didasarkan pada asimetri puncak yang diamati dan mungkin saja kedua puncak ini terdiri dari satu atau lebih puncak. Oleh karena itu, seseorang tidak dapat mengecualikan kemungkinan adanya emisi hijau dan oranye dalam emisi kuning dan merah tersebut, masing-masing. Di sisi lain, emisi (P5) di wilayah NIR ditemukan tidak menunjukkan perubahan signifikan baik pada posisi maupun FWHM puncak sebagai fungsi doping, yang variasinya terletak di dalam bilah kesalahan (tidak ditampilkan di sini). Kami mencatat di sini bahwa satu-satunya faktor konstan umum dalam semua sampel ini adalah lapisan benih, yang merupakan film ZnO yang didoping Al dalam kasus ini. Selain itu, spektrum PL dari lapisan benih saja (Gbr. 4c, e) mengkonfirmasi emisi NIR seperti yang diharapkan, yang dapat dilihat pada Gbr. 4e. Selanjutnya, spektrum PL dari lapisan benih menunjukkan emisi lain pada 425 nm (Gbr. 4c), yang merupakan karakteristik emisi NBE dari lapisan benih ZnO yang didoping Al [42]. Namun, alasan emisi NIR dari film tipis ZnO yang didoping Al masih harus dipahami. Perlu dicatat di sini bahwa posisi puncak emisi tingkat dalam tidak mengalami perubahan signifikan sebagai fungsi konsentrasi doping sambil memvariasikan perubahan emisi NBE, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4f. Panjang gelombang puncak persisten terlepas dari NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M dapat bermanfaat dalam merancang perangkat pemancar cahaya tampak yang memanfaatkan emisi DLE. Mari kita pertimbangkan struktur perangkat pemancar cahaya tampak sederhana yang terdiri dari nanorod ZnO tipe-p yang didoping fosfor dan substrat tipe-n, sambungan p-n. Dalam hal ini, nanorod ZnO tipe-p yang didoping fosfor seharusnya tidak hanya menjadi media pemancar cahaya tetapi juga media injeksi pembawa listrik. Untuk menjadi media injeksi pembawa listrik yang efisien, tidak perlu dikatakan bahwa nanorod ZnO yang didoping fosfor harus yang sangat terdoping. Dalam keadaan seperti itu, mari kita asumsikan kondisi lain bahwa panjang gelombang emisi DLE dari nanorod ZnO yang didoping fosfor bergantung pada konsentrasi fosfor dan/atau konsentrasi pembawa. Kemudian, panjang gelombang emisi dipaksa untuk disematkan ke panjang gelombang emisi tertentu dari nanorod ZnO yang didoping fosfor tinggi. Ini karena, kami tidak punya pilihan lain selain menjaga konsentrasi pembawa setinggi mungkin untuk memiliki media injeksi pembawa yang efisien. Namun, sayangnya, panjang gelombang emisi nanorod ZnO yang sangat didoping fosfor mungkin tidak cocok dengan panjang gelombang emisi target yang kami harapkan dari perangkat pemancar cahaya; gagal dalam desain perangkat pemancar cahaya. Selain itu, di dunia nyata, panjang gelombang emisi DLE yang terlihat dari nanorod ZnO yang didoping fosfor tidak berubah sesuai dengan konsentrasi pembawa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4f. Lalu bagaimana kita bisa menyetel panjang gelombang emisi? Memang, ada lebih banyak parameter yang perlu dipertimbangkan dalam merancang perangkat pemancar cahaya, dengan kata lain, parameter untuk menyesuaikan panjang gelombang emisi DLE. Simimol dkk. [43] dan literatur lain menunjukkan bahwa nanorods ZnO pada anil mengubah panjang gelombang emisi dan karenanya dapat melayani tujuan penyetelan spektrum emisi. Dalam hal ini, panjang gelombang emisi DLE yang persisten dari nanorod ZnO yang didoping fosfor sesuai konsentrasi pembawa memungkinkan perancangan perangkat pemancar cahaya dengan lebih mudah; kami hanya memiliki satu parameter (annealing) untuk dipertimbangkan dalam menyesuaikan panjang gelombang emisi, dan parameter lainnya (konsentrasi fosfor atau NH₄ H₂ (PO₄ )₂ Rasio M) dalam injeksi pembawa listrik, secara terpisah. Pendekatan seperti itu akan membuat nanorod ZnO yang didoping fosfor sebagai platform untuk membuat perangkat pemancar cahaya a la carte dalam rentang panjang gelombang tampak dengan rute termurah bersama dengan proses hidrotermal. Selain itu, kami selanjutnya mencatat di sini bahwa emisi yang diamati dalam rezim paling penting dari spektrum elektromagnetik termasuk UV dan rentang emisi yang terlihat akan menarik untuk berbagai aplikasi mulai dari perangkat biologis hingga optoelektronik. Namun, perlu dicatat bahwa doping tipe-p yang persisten dalam nanorod ZnO serta film tipis masih menantang untuk aplikasi perangkat praktis. Dengan kata lain, meskipun konduktivitas tipe-p selama 16 bulan dari ZnO yang didoping fosfor cukup persisten [14], namun tidak sebanding dengan semikonduktor kristal anorganik lainnya seperti GaN:Gallium nitrida, GaAs:Gallium arsenide, dan InP :Indium fosfida. Konduktivitas tipe-p yang tidak stabil berasal dari cacat bawaan intrinsik [46, 47], dan studi lebih lanjut harus ditujukan pada kontrol yang tepat dari cacat tersebut.