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【国际论文】晶体和非晶态 Ga₂O₃ 中捕获空穴的电子结构和性质
日期：2025-03-06阅读：136
由英国伦敦大学学院的研究团队在学术期刊 Physical Review B 发布了一篇名为 Electronic structure and properties of trapped holes in crystalline and amorphous Ga2O3（晶体和非晶态 Ga2O3 中捕获空穴的电子结构和性质）的文章。
摘要
使用密度泛函理论（DFT）和非局部 PBE0-TC-LRC 密度泛函研究了晶体和非晶 Ga2O3 中自陷孔的结构和电子性质。非晶（a）Ga2O3 结构采用经典分子动力学和熔融淬火技术生成，并通过 DFT 进一步优化。优化后的结构显示其平均密度为 4.84 g/cm3，带隙约为 4.3 eV。计算结果预测在晶体和非晶相中均存在深层孔陷阱，并且在非晶结构中的孔陷能量比在晶体结构中更深。在非晶 Ga2O3 中，捕获的孔局域化在低配位氧原子（两配位或三配位）周围。团队预测在晶体和非晶相中均会形成稳定的空穴双极子，这一过程通过 O–O 键的形成得到促进，结合能约为 0.2 eV。
图 1. 使用 MD 熔淬法生产的 a-Ga2O3 的密度分布（CR=1 K/ps），以及使用 DFT 进行几何优化后的密度分布（CR=1 K/ps）。
图 2. (a) β-Ga2O3 和 (b) a-Ga2O3 结构中每种单电子态的投影态密度（PDOS）和反参与比（IPR）。IPR 分析表明晶体中没有态的局域化，而在非晶相中 VB 的顶部有很强的局域化。
DOI：
doi.org/10.1103/PhysRevB.111.035203
