【其他论文】掺杂钼的 β-Ga₂O₃ 的第一性原理研究： 可见光技术和自旋电子学的前景

        由韩国陶瓷工程技术研究院的研究团队在学术期刊 Physica B: Condensed Matter 发布了一篇名为 First-Principles Investigation of Mo-Doped β-Ga₂O₃: Prospects for Visible Light Technologies and Spintronics（掺杂钼的 β-Ga₂O₃ 的第一性原理研究： 可见光技术和自旋电子学的前景）的文章。

摘要

        本文研究了钼（Mo）掺杂对 β-Ga₂O₃ 的电子结构、力学性能及光学行为的影响。采用 GGA+U 方法对结构优化和电子结构进行分析，所得 β-Ga₂O₃ 的带隙和晶格参数与实验数据吻合良好。据杂化泛函计算的形成能结果显示，Mo 掺杂更倾向于占据八面体位点而非四面体位点，这是由于其形成能更低，且 Mo–O 键长更长，从而增强了材料的稳定性。电子结构分析表明，Mo 掺杂通过引入杂质能级将材料的带隙从 4.90 eV 降低至约 1.42 eV，从而增强了对可见光的吸收能力，并引入自旋极化效应。态密度预测显示，掺杂后材料具有更优的电子跃迁特性和电导率。光学研究表明，Mo 掺杂通过引入高对比度的绿色发光和将吸收边移动至可见光区域，提高了其在可见光技术（如发光二极管）中的适配性。在力学方面，Mo 掺杂 β-Ga₂O₃（Mo-Ga₂O₃）表现出改善的延展性，同时其刚度、硬度、杨氏模量和弹性常数均有所降低。尽管刚性下降，该材料仍具备实际应用所需的强度。Mo-Ga₂O₃ 兼具调控后的机械性能以及改善的光学与电学特性，使其成为先进光电子和自旋电子应用的有力候选材料。本研究不仅扩展了对 Mo-Ga₂O₃ 的理解，同时也为掺杂调控功能材料的进一步研究奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.physb.2025.417334