正交Ga2O3中的自陷空穴与受主杂质
材料科学
2026-05-18 v3
摘要
我们采用混合密度泛函理论,研究了κ相正交Ga2O3中自陷空穴以及等电子与受主掺杂剂共同作用下的电子与光学性质。在所研究的所有体系中,空穴捕获在能量上都是有利的,并被具有较大电离能的受主掺杂剂进一步稳定。电子结构分析表明,在带隙中出现了能量范围从价带顶上方0.2到1.2 eV的新兴态,在所有情况下主要由O 2p轨道组成,在Zn掺杂体系中则有显著的Zn 3d轨道贡献。空穴捕获导致了显著的红移以及额外吸收峰的出现,所产生的光学特征与实验观测更为吻合。在每个体系中,被捕获的空穴定域于掺杂原子附近,主要位于相邻的O原子上,并伴随局部的晶格畸变。即使存在空穴,价带仍基本保持非色散性;对于等电子掺杂剂,空穴态位于费米能级附近,而对于受主掺杂剂,空穴态则更深地进入带隙。这些结果表明,如果能够找到缓解自补偿的方法,等电子掺杂有望成为该多型Ga2O3实现p型掺杂的一条途径。
引用
@article{arxiv.2504.07443,
title = {Self-trapped holes and acceptor impurities in orthorhombic Ga2O3},
author = {Eric Welch and Nathan Rabelo Martins and Luisa Scolfaro and Luiz A. F. C. Viana and Pablo D. Borges},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.07443},
year = {2026}
}
备注
28 pages, 16 figures