【衬底论文】具有各种空位缺陷的 β-Ga₂O₃ 的电子结构和光学特性的第一性原理计算

        近期，由辽宁师范大学的研究团队在学术期刊Vacuum发布了一篇名为First-principle calculations of the electronic structure and optical properties of β-Ga₂O₃ with various vacancy defects（具有各种空位缺陷的 β-Ga₂O₃ 的电子结构和光学特性的第一性原理计算）的文章。

摘要

        本研究使用第一性原理计算，探讨了五种空位缺陷对β-Ga₂O₃的电子、光学和热力学性质的影响。研究结果表明，相较于镓空位，氧空位更为常见，且四面体镓空位比八面体镓空位更易形成。空位缺陷导致能带向低能端偏移，其中镓空位使带隙从4.9 eV缩小到3.1 eV，而氧空位对带隙的影响则较为微小。氧空位在费米能级附近引入深能级杂质，而镓空位则引入浅能级杂质，这主要归因于O-2p、Ga-4s和Ga-4p轨道电子的贡献。差分电荷密度图显示，与氧空位相比，镓空位对电子分布的影响更加显著，其中V_O3的影响最小。随着温度的升高，含有V_O1和V_O2的β-Ga₂O₃在热力学上比本征β-Ga₂O₃及含V_O3的β-Ga₂O₃更稳定，而本征β-Ga₂O₃的热容值优于含有五种空位缺陷的β-Ga₂O₃。空位引入的缺陷能级增强了光吸收和导电性，特别是氧空位，提高了β-Ga₂O₃在可见光范围内的吸收能力。这些研究结果为解释光吸收实验现象和光致发光提供了宝贵的见解。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2024.113585