【国内论文】β-Ga₂O₃中的点缺陷和纳米沟槽： 形成机理及其对光电和气体传感应用的影响

        近期，由山东大学的研究团队在学术期刊Journal Of Physical Chemistry C发布了一篇名为Point Defects and Nanogrooves in β-Ga₂O₃: Formation Mechanisms and Effects on Optoelectronic and Gas-Sensing Applications（β-Ga₂O₃中的点缺陷和纳米沟槽： 形成机理及其对光电和气体传感应用的影响）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃晶体作为前沿的超宽带隙半导体材料，在紫外光电子、高功率和气体传感器件中具有巨大潜力。然而，缺陷和杂质可能会显著影响基于β-Ga₂O₃器件的性能。在本研究中，基于密度泛函理论对β-Ga₂O₃点缺陷的具体影响和形成机制进行了全面分析。通过HSE06泛函和GGA-1/2+U方法，分析了20种点缺陷的能带结构、态密度、形成能和光吸收。此外，确定了氢间隙和镓空位的复合模式，表明通过氢钝化可以减少V_Ga对光学性能的影响。氧空位显著提高了NO₂、NO、O₂和CO₂在β-Ga₂O₃表面上的吸附性能。在(100)平面上的孪晶和滑移缺陷的熔化回退可能是[001]方向上纳米槽的原因。详细揭示了这些容易导致纳米槽的孪晶和滑移缺陷的结构和形成能。本研究为未来对β-Ga₂O₃缺陷及其应用的研究提供了宝贵的见解。