【外延论文】β-Ga₂O₃ 中局部伪镜对称性诱发的高相干晶界

        近期，由浙江大学的研究团队合作在学术期刊 Crystal Growth & Design 发布了一篇名为 Highly Coherent Grain Boundaries Induced by Local Pseudomirror Symmetry in β-Ga₂O₃（β-Ga₂O₃中局部伪镜像对称性诱发的高相干晶界）的文章。

摘要

        晶界对晶体材料的性能具有广泛的影响。然而，在低对称性晶体中，原子尺度结构及其与局部和晶体学对称性的关系仍然难以捉摸。在此，我们发现局部伪镜像对称原子层是低对称性 β-Ga₂O₃ 晶体中一系列高相干晶界的共同物理起源。这些晶界包括 (100) 孪晶界和一系列新兴的 (h-1'0'2)/(h+1'0'-2) 相干不对称晶界 （CAGBs） 。由于局部伪镜像对称性和 β-Ga₂O₃ 晶胞的特殊几何关系，这些 CAGBs 将 80% 的边界原子置于伪重合位置，在重合点阵模型下表现出高相干性。通过结合密度泛函理论计算、直拉法生长实验和原子尺度表征，我们证实了 (002)/(20-2)-A CAGB 的结构和稳定性，其界面能密度低至 0.36 J m^-2。这种 CAGB 是 β-Ga₂O₃ 外延生长过程中表面台阶处自发形成孪晶缺陷面的原因，为 β-Ga₂O₃ 的衬底取向选择提供了规则。通过这项研究，我们深入探讨了低对称性 β-Ga₂O₃ 晶体中的晶界物理，同时强调了局部伪对称性在低对称性晶体中的重要性。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.cgd.4c01504