F-centru un irīdija piemaisījumu aprēķini no pirmajiem principiem gallija oksīdā polimorfos

Abstract

Pēdējā laikā gallijā oksīds (Ga2O3) kļuva par vienu no visaktīvāk pētāmiem materiāliem. Iemesls ir tā konkurētspējīgās elektroniskās īpašības kā, piemēram, plata aizliegtā zona, augsts caursites spriegums, viegla lādiņnesēju koncentrāciju kontrole un augsta termiskā stabilitāte. Šo īpašību dēļ, Ga2O3 ir potenciāls kandidāts uz pielietojumiem augstas jaudas elektroniskās ierīcēs. Parasti Ga2O3 kristālus audzē izmantojot Čohralska metodi, kurā tiek izmantots irīdija (Ir) tīģelis. Šī iemesla dēļ Ir ir bieži klāt Ga2O3 kristālos kā netīšs dopants. Šajā darbā ir pētītā Ir aizvietošanas defektu, ka arī F-centru ietekme uz Ga2O3 elektronisku struktūru dažādās kristāliskās fāzēs, izmantojot blīvuma funkcionāļa teoriju, kas realizēta CRYSTAL17 kodā. Iegūtie rezultāti ļauj labāk izprast Ir ietekmi uz Ga2O3 īpašībām, ka arī sniedz interpretāciju nesenos eksperimentos novērotājām optiskajām pārejām.

Recently, gallium oxide (Ga2O3) has become one of the most actively studied materials. The reason is its competitive electronic properties, such as wide bandgap, high breakdown field, simple control of carrier concentration and high thermal stability. Due to these properties, gallium oxide is a candidate for potential applications in high-power electronic devices. Ga2O3 crystals are commonly grown by the Czochralski method, where iridium (Ir) crucible is used. For that reason, Ir is often present in Ga2O3 crystals as an unintentional donor. In this work, the impact of Ir incorporation defects, as well as F-centers, on Ga2O3 properties in different phases is studied via density functional theory implemented in CRYSTAL17 code. Obtained results allow us to understand better the influence of Ir on Ga2O3 properties as well as provide interpretation for optical transitions reported in recent experiments.