基于第一性原理的 β-Ga$_2$O$_3$ 结构、电子、弹性、功率与输运性质
材料科学
2020-07-29 v1
摘要
我们从第一性原理出发研究了 GaO 的 β 同素异形体的结构、电子、振动、功率与输运性质。我们得到了与实验一致、能复现正确能带次序的声子频率与弹性常数。我们利用玻尔兹曼输运方程计算了本征电子与空穴漂移迁移率，得到室温值分别为 258 cm/Vs 与 1.2 cm/Vs，以及在 100 K 时分别为 6300 cm/Vs 与 13 cm/Vs。通过对散射贡献于逆迁移率的谱分解，我们发现 B 对称性的多个纵向光学模决定了 β-GaO 的电子迁移率，但许多声学模也有贡献，使得在计算中必须包含所有散射过程。利用 von Hippel 低能判据，我们计算得到室温击穿场强为 5.8 MV/cm，相对于硅的巴利加优值为 1250，非常适于高功率电子器件。本工作提出了一个预测性研究新型高功率电子材料的通用框架。
引用
@article{arxiv.2007.14066,
title = {Structural, electronic, elastic, power and transport properties of $\beta$-Ga$_2$O$_3$ from first-principles},
author = {Samuel Poncé and Feliciano Giustino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.14066},
year = {2020}
}
备注
With respect to the published version, this version includes the correct citation to F. Macheda and N. Bonini, Phys. Rev. B 98, 201201 (2018) - Ref. [64]