【国内论文】有效的P型氮掺杂 α-Ga₂O₃ 的第一性原理计算

        近期，由湖南科技学院的研究团队在学术期刊Journal of Superconductivity and Novel Magnetism 发布了一篇名为Effective P-type N-doped α-Ga₂O₃ from First-Principles Calculations（有效的P型氮掺杂 α-Ga₂O₃的第一性原理计算）的文章。

摘要

        在Ga₂O₃中实现有效的P型掺杂对于基础科学和新兴应用都至关重要。尽管在β-Ga₂O₃相中已经观察到大量的P型掺杂研究，但对于同质异形的α-Ga₂O₃相中的P型特性的研究却很少。在这项工作中，我们通过采用广义梯度近似（GGA）+ U方法的第一性原理计算研究了P型氮掺杂的α-Ga₂O₃。结果显示，氮原子可以很容易地替代α-Ga₂O₃中的氧原子，成为有效的浅空穴掺杂剂，其受主电离水平约为0.1 eV。此外，N3−、N2+和N3−是主要的电荷态，分别对应于氮杂质替代阳离子Ga、阴离子O和占据α-Ga₂O₃中的间隙位置。根据介电函数计算，氮杂质导致的从紫外光到可见光-红外光的光学转变，这可归因于从氧的2p轨道到氮的2p轨道的转变或形成的氮2p杂质空穴之间的能带间跃迁。我们的工作可能为设计P型氮掺杂的α-Ga₂O₃材料提供理论指导，并揭示其作为潜在光电器件应用的前景。

DOI：https://doi.org/10.1007/s10948-024-06741-6