【其他论文】对 Ga₂O₃ 氧化物在第三代半导体应用中的相稳定性和综合性能的新见解

        由西南石油大学的研究团队在学术期刊 Materials Science in Semiconductor Processing  发布了一篇名为 New insight into the phase stability and comprehensive properties of Ga₂O₃ oxides for third generation semiconductor applications（对 Ga₂O₃ 氧化物在第三代半导体应用中的相稳定性和综合性能的新见解）的文章。

摘要

        尽管 Ga₂O₃ 是一种有前景的第三代半导体材料，具有更宽的带隙和更大的击穿电压，但氧化镓（除了 β-Ga₂O₃）的相稳定性及整体性能尚不明确。特别是这些氧化镓的机械和热力学性质也未知。为了解决这些问题，本研究应用第一性原理研究了五种氧化镓的相稳定性、机械、电子和热力学性质。结果表明，基于形成焓和声子色散，α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃ 和 ε-Ga₂O₃ 具有热力学和动力学稳定性。然而，立方 (Fd-3m) γ-Ga₂O₃ 具有动力学不稳定性。此外，研究发现，与 β-Ga₂O₃ 和 δ-Ga₂O₃ 相比，α-Ga₂O₃ 具有更强的体积变形抗性、剪切变形抗性和更高的弹性刚度，同时 α-Ga₂O₃ 的维氏硬度也大于其他氧化镓。重要的是，α-Ga₂O₃ 的带隙大于 β-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃ 和 ε-Ga₂O₃。Ga₂O₃ 更宽的带隙与费米能级和导带之间 O-2p 态的宽谷有关。进一步发现，三种氧化镓表现出更好的延展性。最后，与 α-Ga₂O₃、δ-Ga₂O₃ 和 ε-Ga₂O₃ 相比，β-Ga₂O₃ 具有更好的热稳定性。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109747