【其他论文】共掺杂对 β-Ga₂O₃ 电子和光学性质的影响：第一性原理研究

        由西安科技大学的研究团队在学术期刊 Materials 发布了一篇名为 Co-Doping Effects on the Electronic and Optical Properties of β-Ga₂O₃ A First-Principles Investigation（共掺杂对 β-Ga₂O₃ 电子和光学性质的影响：第一性原理研究）的文章。

摘要

        为了满足倒置柔性钙钛矿太阳能电池中功能层、高性能甲脒基钙钛矿太阳能电池以及未来高性能光电探测器的应用需求，适当调控第三代宽带隙半导体材料的带隙具有重要意义。在本研究中，首先通过 Ag-Cl 和 Ag-S 配置优化掺杂位点，以建立稳定的替代模式，随后使用广义梯度近似（GGA-PBE）泛函在维也纳原子模拟程序（VASP）中进行密度泛函理论（DFT）计算。采用 450 eV 截止能量的平面波基组和 3×4×3 的 Γ 中心 k 点网格，研究了 Mg-Cl、Mg-S、Zn-Cl 和 Zn-S 共掺杂对 β-Ga₂O₃ 结构稳定性、电子特性和光学特性的影响。基于结构对称性，考虑了六个掺杂位点，通过位点形成能分析发现 Ag-S/Cl 系统倾向于占据八面体 Ga(1) 位点。结果表明，Mg-Cl、Mg-S、Zn-Cl 和 Zn-S 共掺杂系统具有热力学稳定性。纯 β-Ga₂O₃ 的带隙计算值为 2.08 eV。值得注意的是，Zn-Cl 共掺杂可使带隙最小化至 1.81 eV。重要的是，包括 Mg-Cl、Mg-S、Zn-Cl 和 Zn-S 在内的所有共掺杂构型均有效降低了 β-Ga₂O₃ 的带隙。此外，与纯材料相比，共掺杂系统表现出增强的可见光吸收（在 500 纳米处增加了 30%）和改进的光学存储性能。

原文链接：

https://doi.org/10.3390/ma18092005