【外延论文】Ga₂O₃ 透明导电氧化物表面电子结构中的缺陷态

        由德国卡尔斯鲁厄理工学院的研究团队在学术期刊 The Journal of Physical Chemistry C 发布了一篇名为 Defect States in the Electronic Structure of Ga₂O₃ Transparent Conductive Oxide Surfaces（Ga₂O₃ 透明导电氧化物表面电子结构中的缺陷态）的文章。

摘要

        缺陷态在许多电子器件中至关重要。例如，氧空位在透明导电氧化物中很常见，它们既可能有益（如作为掺杂剂以提高导电性），也可能有害（如通过界面复合导致器件性能下降）。该团队使用激发光子能量范围在 0.1 至 6.3 千电子伏特（keV）的软 X 射线光电子能谱（PES）和硬 X 射线光电子能谱（HAXPES），以深度分辨的方式研究了不同处理方式的 Ga₂O₃ 样品的电子表面结构。具体而言，该团队研究了用于铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se₂⁺）基薄膜太阳能电池中的 Ga₂O₃ 薄膜，以及在缺陷诱导的氩离子（Ar⁺）处理前后的 β-Ga₂O₃ 单晶。基于密度泛函理论（DFT）的光谱计算用于解释 PES 和 HAXPES 价带特征随激发光子能量的变化。DFT 计算能够很好地描述 β-Ga₂O₃ 单晶的光谱。相比之下，Ga₂O₃ 薄膜和经 Ar⁺ 离子处理的 β-Ga₂O₃ 表现出价带特征的显著光谱展宽，以及在价带最大值附近的额外光谱强度，该团队将其归因于缺陷态。这种额外强度随探测深度的变化而变化，表明这些缺陷主要位于表面。该团队还讨论了基于 DFT 的光谱计算对于验证使用线性外推法正确确定价带最大值的重要性。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6c02301