【器件论文】通过掺杂稀土优化 β-Ga₂O₃ 器件性能：稳定性、电子结构和光学特性分析

        由兰州信息科技学院与辽宁师范大学等组成的研究团队在学术期刊 Russian Journal of Physical Chemistry A 发布了一篇名为 Optimization of β-Ga₂O₃ Device Performance through Rare Earth Doping: Analysis of Stability, Electronic Structure, and Optical Properties（通过掺杂稀土优化 β-Ga₂O₃ 器件性能：稳定性、电子结构和光学特性分析）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 是一种宽禁带材料，在高性电子器件中具有广阔的应用前景。掺杂剂在优化器件性能方面起着至关重要的作用。本文使用广义梯度近似方法和哈伯德项，系统地讨论了三价稀土离子 (RE) 掺杂 β-Ga₂O₃ 的稳定性、电子结构和光学性质。理论结果表明，掺杂体系 β-Ga₂O₃:RE (RE = La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm 和 Eu) 均稳定且易于形成。值得注意的是，β-Ga₂O₃:RE 体系的稳定性随着掺杂离子半径的减小而增加。当 RE 掺杂到 β-Ga₂O₃ 中时，带隙会减小并出现自旋不对称性。Nd、Pm、Sm 和 Eu 掺杂引入了主要由 RE-4f 态轨道组成的自旋向上杂质能级。同时，RE-4f 引起自旋不对称性，导致体系产生一定的磁性。有趣的是，随着原子序数的增加，杂质的能级依次向价带顶移动。稀土掺杂 β-Ga₂O₃ 后，体系的电导率增加。β-Ga₂O₃ 的吸收光谱表现出红移，这表明通过掺杂稀土元素，特别是 Sm 和 Eu，β-Ga₂O₃ 的可见光吸收得到了改善。

原文链接：

https://doi.org/10.1134/S0036024424702613