【其他论文】超宽带隙半导体 Ga₂O₃ 及其合金的带偏移与缺陷特性：从第一性原理到器件建模

      会议收录期刊 ECS Meeting Abstracts 收录了由英国贝尔法斯特女王大学的研究团队发布的名为 (Invited) Band Offset and Defect Properties of Ultra-Wide Bandgap Semiconductor Ga₂O₃ and Its Alloys: From First Principles to Device Modelling（（特邀）超宽带隙半导体 Ga₂O₃ 及其合金的带偏移与缺陷特性：从第一性原理到器件建模）的文章。

摘要

      超宽禁带半导体（尤其是 β-Ga₂O₃）的电子特性已受到广泛关注，其应用领域涵盖大功率电子器件与日盲光探测器。迄今为止，原子尺度建模主要集中于纯 β-Ga₂O₃ 材料，例如用于确定其能带偏移与掺杂能力。尽管如此，纯 β-Ga₂O₃ 有效 p 型掺杂的机制仍未明晰。通过与 Al₂O₃ 或 In₂O₃ 合金化，可提供一种替代且有前景的策略来调控机械与电子特性，包括晶格失配、异质结中的能带偏移以及缺陷形成能。为此，基于第一性原理的原子级建模提供了宝贵见解，可与电容-电压（C-V）表征或 X 射线光电子能谱（XPS）等实验测量形成互补。

      本次报告第一部分将简要回顾基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理建模方法，并介绍纯 β-Ga₂O₃ 的主要研究成果。第二部分将呈现 Ga₂O₃ 基合金的最新研究进展。这些研究包括评估在 (100B)、(010)、(001B) 和 (-201) 方向上外延生长的临界厚度，以及位点取代供体（Si、Sn、C、Ge、Ta、Zr、Hf）和受体（Mg、Zn、Cu）的形成能。通过将基于第一性原理计算的精确能带偏移与技术计算机辅助设计（TCAD）建模相结合，结果与实验数据高度吻合。研究人员的发现强调了生长取向、应变及置换型杂质研究对 Ga₂O₃ 基合金精确调控能带偏移与缺陷形成的重要性。

原文链接：

https://doi.org/10.1149/MA2025-02331664mtgabs