【其他论文】确定 Sc 和 Al-Alloyed β-Ga₂O₃ 晶体中 β 到 γ 的相变机制

        由美国宾夕法尼亚州立大学的研究团队在学术期刊ACS Applied Electronic Materials发布了一篇名为Determination of the β to γ Phase Transformation Mechanism in Sc- and Al-Alloyed β-Ga₂O₃ Crystals（确定 Sc 和 Al-Alloyed β-Ga₂O₃ 晶体中 β 到 γ 的相变机制）的文章。

摘要

        β-Ga₂O₃ 是一种有前景的超宽带隙半导体，适用于下一代电力电子，但在多种情况下观察到了γ-Ga₂O₃在β-Ga₂O₃ 晶体中的非故意形成。这种缺陷性包裹物源于生长动力学或离子诱导损伤，可能降低材料性能并改变局部电子结构。之前的研究仅检查了薄膜结构中γ-Ga₂O₃的存在。本研究观察到在机械剥离的熔融生长Al-和Sc合金化β-Ga₂O₃ 单晶的表面普遍形成一层薄的γ-Ga₂O₃，并利用扫描透射电子显微镜对界面处的原子级结构进行了表征。直接成像结合电子衍射确认了γ-Ga₂O₃的形成，并确定了界面上的取向关系。电子能量损失光谱识别出γ-Ga₂O₃的O K边光谱特征，而基于密度泛函理论的多体微扰理论解释了β-Ga₂O₃ 和γ-Ga₂O₃之间光谱强度的变化，这是一种激子效应与电子效应的相互作用。进一步的第一性原理研究评估了应变对相稳定性的影响，并确认在8.5%的拉伸应变下，γ-Ga₂O₃在能量上优于β-Ga₂O₃ 。通过对维氏压痕周围区域的电子衍射研究进一步确认了在压缩应力下β相的稳定性。相稳定性也被观察到与合金元素无关。这些发现证实了在极端环境下γ-Ga₂O₃的形成能力，同时提供了应变是导致相转变的根本驱动因素的证据。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.4c00762