【外延论文】块状 β-Ga₂O₃ 的抗辐射性和缺陷演化：分子动力学研究

        由武汉大学的研究团队在学术期刊 Journal of Physics D: Applied Physics 发布了一篇名为 Radiation Resistance and Defect Evolution in bulk β-Ga₂O₃: A Molecular Dynamics Study（块状 β-Ga₂O₃ 的抗辐射性和缺陷演化： 分子动力学研究）的文章。

摘要

        凭借宽带隙和强离子键特性，β-Ga₂O₃ 在极端辐射环境中表现出优异的稳定性。为研究其抗辐射性能及微观结构演变，研究人员采用分子动力学（MD）模拟，系统探讨了不同初级撞击原子（PKA）能量（1.5、3.0、5.0 和 7.0 keV）以及不同温度（173、300 和 800 K）条件下，[010] 方向上辐射诱导缺陷在块体 β-Ga₂O₃ 中的影响。结果表明，Frenkel 对（FPs）的生成量与 PKA 能量呈线性增长关系，并计算了 Ga 和 O 的阈值位移能量（TDE）。尽管温度升高略微提高了缺陷复合率，但同时也导致了辐射级联碰撞过程中缺陷数量的增加。这是由于升高的温度影响了受激原子的运动轨迹，促使小型亚级联簇形成分支结构。这些分支会导致局部能量沉积增加，形成损伤区域，并最终在辐照后产生更多缺陷。此外，当能量超过 1.5 keV 时，亚级联簇开始分裂，表明了能量-温度耦合机制的存在。研究对于提高 β-Ga₂O₃ 基器件的抗位移损伤能力具有重要意义，并为 β-Ga₂O₃ 及相关材料的后续实验测试和分析提供了理论基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1088/1361-6463/adbbfe