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基于第一性原理GGA+U方法研究Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)电子结构和光电性质
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作者 张英楠 张敏 +1 位作者 张派 胡文博 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期296-305,共10页
采用基于密度泛函理论的GGA+U方法,计算了本征和Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)的形成能、能带结构、态密度、差分电荷密度和光电性质.结果表明,Si取代四面体Ga(1)更容易实验合成,得到的β-Ga_(2)O_(3)带隙和Ga-3d态峰值与实验结果吻合较好,且贫... 采用基于密度泛函理论的GGA+U方法,计算了本征和Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)的形成能、能带结构、态密度、差分电荷密度和光电性质.结果表明,Si取代四面体Ga(1)更容易实验合成,得到的β-Ga_(2)O_(3)带隙和Ga-3d态峰值与实验结果吻合较好,且贫氧条件下更倾向于获得有效掺杂.Si掺杂后,总能带向低能端移动,费米能级进入导带,呈现n型导电性;Si-3s轨道电子占据导带底,电子公有化程度加强,电导率明显改善.随着Si掺杂浓度的增加,介电函数ε_(2)(ω)的结果表明,激发导电电子的能力先增强后减弱,与电导率的量化分析结果一致.光学带隙增大,吸收带边上升速度减慢;吸收光谱结果显示Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)具有较强的深紫外光电探测能力.计算结果将为下一步Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)实验研究和器件设计的创新及优化提供理论参考. 展开更多
关键词 Gga+U方法 si掺杂β-ga_(2)o_(3) 电子结构 光电性质
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不同浓度的Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜的制备及研究 被引量：1
2
作者 张晓霞 邓金祥 +3 位作者 孔乐 李瑞东 杨子淑 张杰 《真空》 CAS 2021年第5期57-61,共5页
本文采用射频磁控溅射法在Si(100)和石英衬底制备纯β-Ga_(2)O_(3)和不同浓度的Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜... 本文采用射频磁控溅射法在Si(100)和石英衬底制备纯β-Ga_(2)O_(3)和不同浓度的Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜,并且研究Si掺杂对β-Ga_(2)O_(3)薄膜结构、表面形貌和光学性质的影响。X射线衍射(XRD)测试结果表明,Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)薄膜都未出现新的衍射峰,随着Si浓度的增加,β-Ga_(2)O_(3)的特征峰(111)逐渐向大角度方向移动。X射线光电子能谱(XPS)表明β-Ga_(2)O_(3)薄膜中成功掺入了Si元素。本文使用原子力显微镜(AFM)表征薄膜的表面形貌,结果表明薄膜表面的粗糙度随着Si浓度增加呈现单调递增的趋势。紫外-可见光(UV-visible)透射光谱表明薄膜均在可见光波段具有高透光率,薄膜的光学带隙随Si掺杂浓度的变大而变大。Si掺杂实现了β-Ga_(2)O_(3)的带隙可调,表明Si是一种有潜力的掺杂剂。 展开更多
关键词 射频磁控溅射 si掺杂β-ga_(2)o_(3)薄膜 带隙宽度 结构
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