【国内论文】基于第一性原理辐照诱导氧缺陷的β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结工程界面态和光吸收

        近期，由山东大学的研究团队在学术期刊Journal of Materials Chemistry C发布了一篇名为Engineered interface states and optical absorption of β-Ga2O3/4H-SiC heterojunctions by irradiation-induced oxygen defects from first-principles （基于第一性原理辐照诱导氧缺陷的β-Ga2O3/4H-SiC异质结工程界面态和光吸收 ）的文章。

摘要

        由于β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结在光电探测器中的独特应用，近年来设计高性能β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结的研究受到广泛关注。由于氧空位的缺陷形成能量较低，基于β-Ga₂O₃/4H-SiC 的异质结光电探测器在受到辐照时不可避免地会在内部产生缺陷，并伴随着性能的下降，但其基本物理原理仍然难以捉摸。在此，我们重点研究了氧空位缺陷对β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结的电子、光学和载流子传输特性的影响，并利用第一性原理计算来理解这种退化机制。我们的研究结果表明，辐照诱导的氧空位能显著减小异质结的空间电荷区宽度，但会轻微影响静电势。当氧空位出现在异质结边界（β-Ga₂O₃ 侧）时，β-Ga₂O₃ 和 4H-SiC 的带隙同时减小。当界面上出现氧空位时，就会出现界面态，但不会影响带隙。此外，氧空位还能增加可见光和紫外波段的光吸收，导致更多的电子-空穴对通过内置电场迅速分离。我们的计算揭示了氧空位对β-Ga₂O₃/4H-SiC异质结的影响，这有助于分析光电探测器的故障并提高其性能。

原文链接：https://doi.org/10.1039/D3TC04768G