【其他论文】基于第一性原理的纯净与镁掺杂氧化镓在压力下空穴迁移率研究

        由燕山大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing 发布了一篇名为 First-principles study of the hole mobility of pristine and Mg-doped Ga₂O₃ under pressure（基于第一性原理的纯净与镁掺杂氧化镓在压力下空穴迁移率研究）的文章。

摘要

        近年来，大量研究工作致力于理解 Ga₂O₃ 的电子输运特性。然而，关于 p 型 Ga₂O₃ 的空穴迁移率的研究仍较为有限。本研究采用密度泛函理论，探讨了压力对原始 Ga₂O₃ 及 Mg 掺杂 Ga₂O₃ 的电子结构及空穴输运特性的影响。Mg 掺杂剂可在 Ga₂O₃ 的 β 相和 α 相中诱导 p 型掺杂和磁矩。在零压下，原始和 Mg 掺杂的 β-Ga₂O₃ 在所有方向上的空穴迁移率（μ_h）均较低，未超过3.79 cm²/(V·s)。压力会改变价带最大值的位置，并沿y轴方向降低空穴有效质量。在 40 GPa 和 35 GPa 压力下，未掺杂和 Mg 掺杂的 β-Ga₂O₃ 沿 y 轴方向的 μ_h 显著增加，分别达到 228.7 和 180.7 cm²/(V·s)。这为高电压条件下 β-Ga₂O₃ 中载流子增强趋势提供了宝贵见解。然而，在高压下，沿其他轴的 μ_h 值降至 1 cm²/(V·s) 以下，表明 β-Ga₂O₃ 中存在各向异性空穴传输。相比之下，在 0 GPa 条件下，未掺杂和 Mg 掺杂的 α-Ga₂O₃ 的 μ_h 值高于 β 相。压力会降低 α-Ga₂O₃ 的最大 μ_h 值，这是由于弹性常数减小和空穴有效质量增加所致。Mg 掺杂会改变 α 相中空穴传输的优化方向。这些结果有助于深入理解在压力条件下未掺杂和 Mg 掺杂 Ga₂O₃ 中空穴传输的机制。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109781