Onderzoekers van de Universiteit van Liverpool, de Universiteit van Bristol, University College London (UCL) en Diamond Light Source hebben een nieuw begrip van galliumoxide ontwikkeld door een theoretische benadering van machinaal leren te combineren met experimentele resultaten.

In een paper gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials , gebruikten onderzoekers een combinatie van theoretische benaderingen en machine learning-technieken om de belangrijkste kenmerken van galliumoxide te identificeren, een materiaal dat veelbelovende toepassingen heeft in vermogenselektronica en zonneblinde fotodetectoren.

Galliumoxide vormt een bijzondere uitdaging op het gebied van synthese, karakterisering en theorie vanwege de inherente wanorde en de resulterende complexe structuur-elektronische structuurrelatie.

Het heeft vijf verschillende fasen of kristalstructuren, bekend als alfa, bèta, gamma, delta en epsilon. De gammafase werd voor het eerst vermoed in 1939, maar bleef grotendeels ongrijpbaar tot 2013 toen meer details van de structuur werden gevonden met behulp van neutronendiffractie. Het heeft vier ongelijke galliumroosterplaatsen die gedeeltelijk bezet zijn in een inherent ongeordende structuur, zodat het ondanks zijn bedrieglijk eenvoudige kubieke symmetrie in feite enorm complex is. Het enorme aantal mogelijke kristalstructuren maakt conventionele theoretische benaderingen onmogelijk.

Hoofdauteur van de studie, Dr. Laura Ratcliff van het Centre for Computational Chemistry van de Universiteit van Bristol, zei:"Om de uitdaging van het ontwikkelen van een robuust atomistisch model aan te gaan, worden berekeningen van de eerste principes gecombineerd met machine learning om bijna een miljoen mogelijke structuren te screenen in 160 -atoomcellen. De voorspelde configuraties met lage energie geven een goede beschrijving van de experimentele gegevens, terwijl duidelijke afwijkingen worden gevonden voor de configuraties met hogere energie, wat bevestigt dat dit geen realistische beschrijving is van de stoornis in gamma-galliumoxide."

Dr. Anna Regoutz van de afdeling Chemie van de UCL zei:"Onze gegevens van de Diamond Light Source en van medewerkers over de hele wereld waren cruciaal voor het valideren van de theoretische bevindingen."

Tim Veal, hoogleraar materiaalfysica aan de Universiteit van Liverpool, zei:"Dit gedetailleerde begrip van de invloed van structurele wanorde op de elektronische structuur van gamma-galliumoxide is cruciaal om een ​​stevige kennisbasis te bieden voor deze en andere ongeordende materialen. maakt verdere optimalisatie en implementatie mogelijk voor verschillende toepassingen van dit en verwante materialen."

Dr. Leanne Jones, een Ph.D. student van het Department of Physics van de University of Liverpool en het Stephenson Institute for Renewable Energy die aan het onderzoek heeft meegewerkt, zei:"Dit onderzoek lost een leemte op in ons begrip van dit materiaal en zal gamma-galliumoxide helpen zijn potentieel in toepassingen te bereiken. " + Verder verkennen

MOCVD-tool om onderzoek naar galliumoxide-halfgeleiders vooruit te helpen