【国际论文】熔融生长的半绝缘 Mn:β-Ga₂O₃ 单晶显示出独特的可见光吸收和发光特性

        近期，由美国华盛顿州立大学的研究团队在学术期刊《 journal of vacuum science & technology A 》发布的一篇名为Melt-grown semi-insulating Mn:β-Ga₂O₃ single crystals exhibiting unique visible absorptions and luminescence（熔融生长的半绝缘 Mn:β-Ga₂O₃ 单晶显示出独特的可见光吸收和发光特性）的文章。

摘要

        在β-Ga₂O₃中探索了几种受体掺杂剂用于制备半绝缘衬底和外延薄膜。迄今为止，铁和镁构成了研究的绝大部分；然而，其他过渡金属为优化性能提供了潜在的替代品。在含有0.25 at.% Mn的掺杂浓度，采用Cz法和垂直梯度凝固法生长β-Ga₂O₃块状单晶。紫外-可见-近红外光谱和光致发光显示了与偏振和取向相关的光学吸收（褶色）和橙色发光。所有样品都具有电绝缘性，在室温下约为10⁹-10¹¹ohm-cm，表明受体掺杂。通过辉光放电质谱法测定了故意掺杂过渡金属和背景杂质的实际掺杂浓度，表明了宏观尺度的偏析行为。高温电阻率测量表明，实验受体电平为1.7±0.2 eV。样品的氢化导致橙色发光增加，并且在红外光谱中观察到O–H伸缩模。进行了密度泛函理论计算，以确定Mn在能隙中的可能占据位置和受主能级。

图1 . 作为无单位结晶比函数测量的晶体中锰含量，以及根据 Scheil-Gulliver 关系计算得出的值。