β-Ga2O3晶体中由局部伪镜像对称性诱导的高度相干晶界
材料科学
2024-09-24 v1
摘要
晶体材料的晶界对性能影响广泛。然而,在低对称性晶体中,其原子尺度结构及其与局部晶体对称性的关系仍不清晰。本研究发现,局部伪镜像对称原子层是导致β-Ga2O3晶体中一系列高度相干晶界的共同物理本源。这些包括(100)双晶界以及一系列(h-1'0'2)/(h+1'0'\bar{2})一致性非对称晶界（CAGB）。由于局部伪镜像对称性及β-Ga2O3常规胞的特殊几何关系,这些CAGB将80%的边界原子置于伪重合位点,在重合晶格模型下表现出高相干性。结合密度泛函理论计算、Czochralski生长实验和原子尺度表征,我们确认了(002)/(20\bar{2})-A CAGB的结构与稳定性,其边界能密度仅为0.36 J/m2。该CAGB负责β-Ga2O3生长中表面步处自发形成双晶缺陷面,为β-Ga2O3的衬底取向选择规则提供依据。通过本研究,我们为β-Ga2O3晶体中的晶界物理提供了洞见,并强调了在低对称性晶体中局部伪对称性的重要性。
引用
@article{arxiv.2409.14681,
title = {Highly coherent grain boundaries induced by local pseudo-mirror symmetry in $\beta$-Ga2O3},
author = {Yuchao Yan and Yingying Liu and Ziyi Wang and Da Liu and Xu Gao and Yan Wang and Cheng Li and KeKe Ma and Ning Xia and Zhu Jin and Tianqi Deng and Hui Zhang and Deren Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14681},
year = {2024}
}