【衬底论文】经 Pr³⁺ 离子注入的 β-Ga₂O₃ 单晶：理论与实验研究

        由葡萄牙阿威罗大学的研究团队在学术期刊 Optical Materials 发布了一篇名为 Pr³⁺-implanted β-Ga₂O₃ single crystals: A Comprehensive Theoretical and Experimental Investigation（经 Pr³⁺ 离子注入的 β-Ga₂O₃ 单晶：理论与实验研究）的文章。

摘要

        单斜晶系氧化镓（β-Ga₂O₃）单晶成功掺杂了镨（Pr）离子，掺杂温度分别为室温（RT）和 600 °C。通过密度泛函理论（DFT）计算研究了 Pr 掺杂对 β-Ga₂O₃ 电子性质的影响。结构表征表明，掺杂和退火处理后样品仍保持单斜晶相。Pr³⁺ 在主晶格中的光学激活得以实现，显示出清晰的离子内（intraionic） Pr³⁺ 能级跃迁。β-Ga₂O₃:Pr 样品中不同的 Pr³⁺ 发光峰对应于 Pr³⁺ 光学中心在不同晶格位置或局部环境中的存在。在两种样品中，蓝光和红光 Pr³⁺ 发光主要通过 4f²→4f5d 的构型间吸收被优先激发，其中 4f5d 能级位于 β-Ga₂O₃ 导带内。³P_J 和 ¹D₂ 能级簇与 4f5d 能级之间的系统间跃迁（intersystem crossing）是导致 Pr³⁺ 发光的弛豫过程。红光 Pr³⁺ 发光的室温寿命可用双指数衰减拟合。温度依赖的光致发光（PL）测量显示，红光发光随温度升高而被热激发，其激活能约为 40 meV，同时样品的发光颜色可由紫外/蓝光调控至红光。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.optmat.2025.117692