【其他论文】增强铝掺杂 β-Ga₂O₃ 双层中的垂直压电性：第一性原理研究

        由华南师范大学的研究团队在学术期刊 The European Physical Journal B 发布了一篇名为 Enhancing vertical piezoelectricity in Al-doped β-Ga₂O₃ bilayer: a first-principles study（增强铝掺杂 β-Ga₂O₃ 双层中的垂直压电性：第一性原理研究）的文章。

摘要

        随着电子器件对压电材料尺寸和厚度要求的不断提高，二维（2D）压电材料的研究变得愈加重要。作为第四代半导体材料，β-Ga₂O₃ 凭借其优异的性能已受到广泛关注。本研究中，通过第一性原理计算对 β-Ga₂O₃ 双层结构及其掺杂体系进行了研究。结果表明，原始 β-Ga₂O₃ 双层结构的压电效应可通过替位掺杂实现。选择三种过渡金属元素（即 Cu、Al 和 In）作为掺杂元素，研究发现其中以 Al_IV 掺杂的 β-Ga₂O₃ 双层结构稳定性最佳。与已有的 β-Ga₂O₃ 单层结构研究相比，双层结构在掺杂 Al 元素后表现出比单层更好的柔性。更重要的是，该双层结构的垂直压电系数 d₃₁ 为 −5.55 pm/V，是单层结构（−2.55 pm/V）的两倍。这些数值可与传统块体材料（如 GaN 的 3.1 pm/V 和 α-石英的 2.3 pm/V）相媲美。本研究提供了一种新型二维材料，使掺杂的 β-Ga₂O₃ 双层结构在能量采集器和压电传感器等多种应用中展现出广阔的前景。

原文链接：

https://doi.org/10.1140/epjb/s10051-025-00934-1