【其他论文】基于第一性原理的 Zn 掺杂 β-Ga₂O₃ 研究：电子、光电子及热力学性质

        由辽宁师范大学的研究团队在学术期刊 Physica B: Condensed Matter 发布了一篇名为 First-principles investigation of Zn-doped β-Ga₂O₃: Electronic, optoelectronic, and thermodynamic properties（基于第一性原理的 Zn 掺杂 β-Ga₂O₃ 研究：电子、光电子及热力学性质）的文章。

摘要

        单斜晶相的 β-Ga₂O₃ 是一种极具前景的超宽带隙半导体（4.9 eV），适用于电力电子和深紫外光电器件；然而，p 型掺杂仍然是一个艰巨的挑战。团队利用第一性原理的 GGA + U 计算，研究了 Zn 掺杂 Ga₂O₃ 中的位点偏好性、结构稳定性以及电子、光学和热力学性质的演变。Zn 优先取代四面体 Ga(1) 位，其形成能最低（5.03 eV），并引起可忽略不计（<1%）的晶格畸变，这已通过声子色散得到证实。Zn 取代使带隙从 5.17 eV 变窄至 4.98 eV，并在导带最小值处产生完全的自旋极化，这由 O-2p、Zn-3d 和 Ga-4s 的杂化驱动。差分电荷密度和键布居分析表明，掺杂后 Ga-O 共价性减弱，离子性增强。在光学方面，Zn 的引入使主要吸收峰发生红移，并降低了介电响应强度。热力学计算表明，吉布斯自由能降低，并保持了高热容（300 K 时约为 10R），这表明热稳定性得到了改善。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.physb.2025.417557