人工晶体学报

作者：任姗姗, 付小倩, 赵贺, 王洪刚

单位：1.济南大学信息科学与工程学院,济南 250022; ；2.山东省网络环境智能计算技术重点实验室,济南 250022; ；3.鲁东大学信息与电气工程学院,烟台 264025

关键词：β-Ga2O3,掺杂,p型掺杂,结构性质,电子性质,光学性质,第一性原理,

基金：National Natural Science Foundation of China(61601198); China Scholarship Council(CSC201908370113); Shandong Provincial Natural Science Foundation(ZR2019MF010); Doctoral Foundation of University of Jinan(XBS1714)

通过基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Mg单掺杂、N单掺杂和不同浓度的Mg-N共掺杂β-Ga2O3的结构性质、电子性质和光学性质,以期获得性能比较优异的p型β-Ga2O3材料。建立了五种模型:Mg单掺杂、N单掺杂、1个Mg-N共掺杂、2个Mg-N共掺杂和3个Mg-N共掺杂β-Ga2O3。经过计算,3个Mg-N共掺杂β-Ga2O3体系的结构最稳定。此外,在5种模型中,3个Mg-N共掺杂β-Ga2O3体系的禁带宽度是最小的,并且N 2p和Mg 3s贡献的占据态抑制了氧空位的形成,从而增加了空穴浓度。因此,3个Mg-N共掺杂β-Ga2O3体系表现出优异的p型性质。3个Mg-N共掺杂体系的吸收峰出现明显红移,在太阳盲区的光吸收系数较大,这归因于导带Ga 4s、Ga 4p、Mg 3s向价带O 2p、N 2p的带间电子跃迁。本工作将为p型β-Ga2O3日盲光电材料的研究和应用提供理论指导。

来源：2022年第1期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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