【衬底论文】掺铁的 β-Ga₂O₃ 单晶：铁占位和光学特性

        由上海大学的研究团队在学术期刊 CrystEngComm 发布了一篇名为 Iron-doped β-Ga₂O₃ single crystal: iron occupying site and optical properties（掺铁的 β-Ga₂O₃ 单晶：铁占位和光学特性）的文章。

摘要

        β 相氧化镓（β-Ga₂O₃）是一种超宽带隙半导体，因其在高功率电子和光电应用中的巨大潜力而备受关注。然而，由于本征缺陷导致的高电子浓度限制了 β-Ga₂O₃ 的实际应用。通过掺杂 Fe³⁺ 可引入深受主杂质能级，从而补偿背景 n 型电导，使材料呈现半绝缘特性。因此，该项研究采用 EFG 法在 β-Ga₂O₃ 单晶中低剂量掺杂 Fe³⁺。X 射线衍射（XRD）光谱显示，Fe 掺杂样品与未掺杂（UID）样品相比未出现明显的晶格变化；但紫外-可见吸收光谱和傅里叶变换红外光谱证实了 Fe³⁺ 成功掺入 β-Ga₂O₃ 晶格。结合 Fe_GaI 和 Fe_GaII 两种可能的掺杂位点的计算形成能，以及角分辨偏振拉曼光谱的分析，结果表明：微量 Fe³⁺ 主要占据 Ga_II 位点，并显著影响了 Ga_IO₄ 四面体的对称性。此外，温度依赖光致发光光谱分析表明，引入微量 Fe³⁺ 会形成深能级缺陷，显著降低施主-受主对复合的辐射复合效率。对 Fe³⁺ 掺杂占据位点的鉴定，有助于理解其对 β-Ga₂O₃ 晶体结构及光学性能的影响，为高电阻 β-Ga₂O₃ 材料的优化提供了理论依据。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/D5CE00062A