β-Ga₂O₃中氧子晶格的超高稳定性

近期报道的γ/β-Ga₂O₃双多晶型结构具有显著的高辐射耐受性，这使得这种超宽禁带半导体跻身于能够在严苛环境中运行的电力电子应用前沿。理解辐射耐受性的机制对于进一步的材料改性和所需性能的调控至关重要。在本研究中，我们采用机器学习增强的原子模拟来评估镓（Ga）和氧（O）子晶格在不同损伤程度下的稳定性。我们的研究揭示了O子晶格卓越的恢复力和稳定性，并将此属性归因于O缺陷，尤其是在无序程度更高的区域内的强烈恢复趋势。有趣的是，我们观察到Ga缺陷在相同的高无序区域表现出增强的稳定性，行为与之相反。此外，我们观察到，由于O子晶格的有序结构得以保留，高度缺陷化的β-Ga₂O₃在退火后能够转变为γ-Ga₂O₃。这一结果清楚地表明，O子晶格的超高稳定性为γ/β双多晶型结构的卓越辐射耐受性提供了骨架。这些计算见解与实验观察紧密吻合，为进一步探索Ga₂O₃以及具有复杂多晶型特性的广泛类似多晶型材料家族中的多晶型现象开辟了途径。