【其他论文】Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 电子与光电性能的综合研究：结合第一性原理计算与实验

        由辽宁师范大学的研究团队在学术期刊 Materials Today Chemistry 发布了一篇名为 A comprehensive study on the electronic and photoelectric properties of Sn-doped β-Ga₂O₃ by combining first-principles calculation and experiments（Sn 掺杂 β-Ga₂O₃ 电子与光电性能的综合研究：结合第一性原理计算与实验）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 凭借其超宽带隙（约 4.8–5.3 eV）和高击穿电场，作为新一代电力电子器件及日盲紫外光探测器材料备受瞩目。然而其固有的低电导率限制了器件性能，因此采用可控掺杂策略对调控其光电特性至关重要。本文通过密度泛函理论计算与磁控溅射实验相结合，系统研究了锡掺杂 β-Ga₂O₃。第一性原理计算表明：锡在八面体 Ga 位点上的置换通过 Sn-5s 态降低了导带最低能级，使带隙从 5.13 eV（未掺杂）缩窄至 4.25 eV（5 at% Sn）。随着 Sn 浓度增加，费米能级升高，有效电子质量减小，载流子迁移率和电导率均得到提升。光学模拟显示出各向异性介电响应及因杂质能级导致的吸收边红移现象。实验表明，锡掺杂薄膜具有更优异的结晶性、更大的晶粒尺寸以及增强的日盲紫外光探测能力：最佳掺杂浓度为 2.65 at% 锡的器件在 254nm 光照下实现 0.183 A/W 的响应度和 1.9×10¹¹ Jones 的探测率。本研究揭示了掺杂对 β-Ga₂O₃ 性能的调控机制，为高性能紫外光探测器设计提供了指导。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2025.103189