【国际论文】掺硅 β-Ga₂O₃ 中的点缺陷：混合-DFT 计算

        由波兰波兰等离子体物理与激光微熔研究所的研究团队在科学期刊《ACS Omega》中发表了一篇名为Point Defects in Silicon-Doped β-Ga₂O₃:Hybrid-DFT Calculations（掺硅β-Ga₂O₃ 中的点缺陷：混合-DFT 计算）的文章。

摘要

        本研究采用混合密度泛函理论计算，评估了硅掺杂的β-Ga₂O₃的结构、电子性质和形成能。总体而言，考虑了八个空位（Si_i）和两个取代位（Si_Ga）。我们的结果普遍表明，这类系统的形成能受缺陷的电荷状态显著影响。确认在贫Ga条件下，取代过程的能量更有利于进行，而在富Ga条件下则相对不利。此外，证实了Si_GaⅠ的四面体配位几何形状比Si_GaⅡ的八面体形成更为有利。在所有考虑的空位位置中，由于在广泛的费米能级范围内i₈和i₉空位位置的Si +3电荷态的负形成能，这种类型的缺陷可能是自发稳定的。最后，由于插入原子的存在以及其电荷状态引起的局部畸变，这些系统获得了具有显着磁矩的自旋极化基态。

图 1. Ga₂O₃ 单斜相的单胞。四面体 Ga_Ⅰ和八面体 Ga_Ⅱ 位置的配位环境（紫色球为 Ga 原子；灰色球为 O 原子）