人工晶体学报

作者：杨晓龙, 唐慧丽, 张超逸, 孙鹏, 黄林, 陈龙, 徐军, 刘波

单位：同济大学物理科学与工程学院,先进微结构材料教育部重点实验室,上海 200092

关键词：Bi掺杂β-Ga2O3,光学浮区法,晶体生长,拉曼光谱,光谱特性,发射光谱强度,荧光衰减时间,

基金：国家自然科学基金(12375181,12275194);上海市科学技术委员会资助项目(23511102302);中央高校基本科研业务费专项资金项目(22120220626)

超宽禁带半导体β-Ga2O3因出色的光电特性而成为研究的焦点。元素掺杂对β-Ga2O3光谱性质的影响是材料科学领域的一个重要研究方向,具有显著的研究价值和应用前景。本研究通过光学浮区(OFZ)法,在CO2环境中成功生长出β-Ga2O3∶6%Bi单晶,并着重研究Bi掺杂β-Ga2O3单晶的光谱性质。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)结合能量色散X射线光谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)以透过光谱和荧光光谱等先进的表征技术,对样品的晶体结构、元素组成及光谱性质进行了较全面的测试与分析。实验结果揭示,由于离子半径差异大,Bi离子较难掺入β-Ga2O3晶格,掺入的Bi离子主要替代了GaO6八面体中的Ga离子位置。与非故意掺杂β-Ga2O3相比,Bi掺杂β-Ga2O3单晶在红外区域的透射率降低,载流子浓度增加;荧光发射光谱强度降低,荧光衰减时间缩短。这些发现不仅深化了对Bi掺杂β-Ga2O3单晶光谱性质的理解,而且为该材料在闪烁和辐射探测等领域的应用提供了技术启示。

来源：2025年第2期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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