Role of atomic radius and<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mi>d</mml:mi></mml:math>-states hybridization in the stability of the crystal structure of<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msub><mml:mi>M</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">O</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub></mml:math><mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo

Sabino, Fernando P.; Oliveira, L. N.; Silva, Juarez L. F. Da

doi:10.1103/physrevb.90.155206

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“…We also find that treating d electrons as part of the valence is essential for obtaining the correct energetic ordering for the phases of Ga 2 O 3 (monoclinic being lower in energy than corundum). We attribute the importance of Ga 3d states to the fact that they are close in energy to the O s states; the resulting hybridization impacts the energetics, as also observed by Sabino et al 26 Our calculated j values along three crystallographic directions are shown in Fig. 1 The thermal conductivity of bulk b-Ga 2 O 3 has previously been investigated theoretically by Santia et al 25 and also in several experiments.…”

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confidence: 68%

Ab initio study of enhanced thermal conductivity in ordered AlGaO3 alloys

Peelaers

Walle

2019

Applied Physics Letters

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We compute the lattice thermal conductivity of monoclinic b-Ga 2 O 3 and the ordered AlGaO 3 alloy from the phonon Boltzmann transport equation, with the harmonic and third-order anharmonic force constants calculated from density functional theory. The calculated thermal conductivity of b-Ga 2 O 3 is consistent with experiment. We demonstrate that the lowest-energy structure of an Al 0:5 Ga 0:5 alloy, which is ordered, has a thermal conductivity that is raised by more than 70% compared to b-Ga 2 O 3 . We attribute the enhancement to (1) increased group velocities and (2) reduced anharmonic scattering rates due to the reduced weighted phase space. The findings offer an avenue toward improved heat dissipation from Ga 2 O 3 devices.

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supporting

confidence: 68%

Ab initio study of enhanced thermal conductivity in ordered AlGaO3 alloys

Peelaers

Walle

2019

Applied Physics Letters

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“…This result matches the earlier studies in which they have also shown that the formation energy has the tendency of β<ε<α during the Ga2O3 synthesizing process which indicates that β-phases Ga2O3 should be the primary product after processing. 34,35,36 Then, we gradually doped the hydrogen atoms into the material to achieve the relatively hydrogenated Ga4O6H. The relative energies were calculated and listed in Table 1 as well.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

HCl Flow-Induced Phase Change of α-, β-, and ε-Ga₂O₃ Films Grown by MOCVD

Sun

Castanedo

et al. 2018

Crystal Growth & Design

161

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Precise control of the hetero-epitaxy on a low-cost foreign substrate is often the key to drive the success of fabricating semiconductor devices in scale when a large low-cost native substrate is not available. Here, we successfully synthesized three different phases of Ga2O3 (α, β, and ε) films on c-plane sapphire by only tuning the flow rate of HCl along with other precursors in an MOCVD reactor. A threefold increase in the growth rate of pure β-Ga2O3 was achieved by introducing only 5 sccm of HCl flow. With continuously increased HCl flow, a mixture of βand ε-Ga2O3 was observed, until the Ga2O3 film transformed completely to a pure ε-Ga2O3 with a smooth surface and the highest growth rate (~1 µm/hour) at a flow rate of 30 sccm. At 60 sccm, we found that the film tended to have a mixture of αand ε-Ga2O3 with a dominant α-Ga2O3, while the growth rate dropped significantly (~0.4 µm/hour). The film became rough as a result of the mixture phases since the growth rate of ε-Ga2O3 is much higher than α-Ga2O3. In this HClenhanced MOCVD mode, the Cl impurity concentration was almost identical among the investigated samples. Based on our density functional theory calculation, we found that the relative energy between β-, ε-, and α-Ga2O3 became smaller thus inducing the phase change by increasing the HCl flow in the reactor. Thus, it is plausible that the HCl acted as a catalyst during 2 the phase transformation process. Furthermore, we revealed the microstructure and the epitaxial relationship between Ga2O3 with different phases and the c-plane sapphire substrates. Our HClenhanced MOCVD approach paves the way to achieving highly controllable hetero-epitaxy of Ga2O3 films with different phases for device applications.

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“…DFT têm sido largamente utilizada nos últimos anos no estudo de moléculas, 48,49 clusters, [50][51][52][53] nanoclusters, 54,55 superfícies, [56][57][58][59] e sólidos. [60][61][62][63] A proposta de representar o sistema e suas observáveis em termos da densidade eletrônica foi iniciada com o modelo proposto por Thomas-Fermi, 64 o qual possui um importante papel histórico. Porém, sua aplicação prática é comprometida por sua baixa exatidão, devido ao funcional de densidade eletrônica para a energia cinética se basear na 3 A massa do elétron é, no mínimo, 1836 vezes menor que a do núcleo.…”

Section: Teoria Do Funcional Da Densidadeunclassified

Estudo ab initio da adsorção de átomos de zircônio sobre superfícies de óxido de cério: Zrn/CeO2(111)

Mucelini¹

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Catalisadores baseados em óxidos de cério (CeO x , 3 /2 ≤ x ≤ 2) como suporte são utilizados em várias reações de alto interesse econômico, por exemplo as reações de catalizadores de três-vias. Sabe-se que é possível melhorar as propriedade catalíticas da céria, através da mistura com óxido de zircônio e com a adição de partículas metálicas na superfície do material. Entretanto, a deposição de átomos de Zr sobre CeO 2 (111) é pouco explorada apesar de já ter sido utilizada para a síntese de nanopartículas de Ag de tamanho controlado. Uma das particularidades dos sistemas Zr/CeO 2 (111) é formar ilhas altura entre 1,5 e 3,0 Å sobre a superfície da céria que são sugeridas na literatura com camadas de Zr−O e O−Zr−O. Entretanto, a natureza e magnitudes das interações entre Zr e CeO 2 (111) ainda não são totalmente conhecidas, bem como as modificações causadas pelo Zr na superfície de CeO 2 e os mecanismos que controlam a oxidação do Zr e a formação de ZrO 2 na superfície. Visando entender as interações Zr/CeO 2 (111) e a formação de ZrO 2 sobre CeO 2 (111), realizou-se um estudo teórico da adsorção de n (1 ≤ n ≤ 4) adatomos de Zr sobre CeO 2 (111), e da formação de ZrO 2 sobre CeO 2 (111). As análises de carga indicam transferências de carga do adatomos de Zr para a superfície e mudança no estado de oxidação das espécies. Os Zr se oxidam á Zr 4+ e interagem com O 2da superfície, onde quatro cátions Ce 4+ se reduzem á Ce 3+. Analises energéticas indicam que o processo é muito estabilizante, mais de 10 eV por Zr. Com o aumento da quantidade n de adatomos de Zr na superfície, observa-se 4 × n reduções de Ce 4+ e migrações de O 2de dentro da superfície para próximo dos Zr 4+ , formando agregados de ZrO 2 sobre a superfície. A migração de O se deve a dois fatores, a interação dos O 2com Zr 4+ no agregado é mais estável do que a interação dos O 2com Ce 3+ dentro da superfície, e a migração de O diminuir a tensão causada pelo maior raio do Ce 3+ em relação ao Ce 4+. Em adição, foi encontrado uma tendência de estabilidade para os Zr 4+ migrarem para sítios Ce dentro da superfície, devido a maior quantidade de coordenações Zr−O e a redução da tensão criada pelos Ce 3+. Palavras-chave: CeO 2 , CeO 2 −ZrO 2 , oxygen storage capacity.

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Role of atomic radius andd-states hybridization in the stability of the crystal structure ofM2O3(M

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Ab initio study of enhanced thermal conductivity in ordered AlGaO3 alloys

Ab initio study of enhanced thermal conductivity in ordered AlGaO3 alloys

HCl Flow-Induced Phase Change of α-, β-, and ε-Ga₂O₃ Films Grown by MOCVD

Estudo <i>ab initio</i> da adsorção de átomos de zircônio sobre superfícies de óxido de cério: Zr<sub>n</sub>/CeO<sub>2</sub>(111)

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