人工晶体学报

作者：高妍, 董海涛, 张小可, 冯文然

单位：北京石油化工学院新材料与化工学院,北京 102617

关键词：第一性原理,掺杂,Al掺杂β-Ga2O3,能带结构,电子结构,光学性质,

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了不同Al掺杂浓度β-Ga2O3(即(AlxGa1-x)2O3)的晶体结构、电荷密度分布、能带结构、态密度和光学性质,并对本征β-Ga2O3和不同Al掺杂浓度的β-Ga2O3的计算结果进行了分析对比。结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,(AlxGa1-x)2O3的晶格常数和键长均单调减小,而带隙逐渐增大。β-Ga2O3导带底上方存在主要由Ga 4s和Al 3p轨道组成的中间带,Al掺杂在此中间带引入杂质能级,从而导致带隙增加。同时,Al的引入使态密度向高能侧偏移了近3 eV,也导致了带隙的增加。根据光学性质的计算结果,在掺杂Al后,介电函数的虚部和吸收系数均观察到明显的蓝移现象。这是由价带顶中的O 2p态和导带底中的Ga 4s态之间的跃迁产生的。并且,随着Al掺杂浓度的增加,蓝移现象加剧。本文研究可为基于(AlxGa1-x)2O3光电器件的设计提供思路和理论指导。

来源：2023年第9期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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