Classical and quantum conductivity in β-Ga2O3
Classical and quantum conductivity in β-Ga2O3
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β-Ga2O3 的经典电导率和量子电导率
DOI：
10.1038/s41598-018-38419-0
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发表时间：
2019
影响因子：
4.6
通讯作者：
Leedy, Kevin D.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Look, David C.;Leedy, Kevin D.
在温度T = 9-320 K和磁场B = 0-10 kG范围内测量了简并同质外延掺Si β-Ga_2 O_3的电导率σ、量子导磁率Δσ = σ（B）-σ（0）和霍尔系数RH（= μH/σ）。β-Ga_2 O_3的简正模声子结构非常复杂，光-声子能量范围为kTpo~ 20-100 meV。对于重掺杂的样品，声子谱被掺杂无序进一步修改。我们探索了建立一个单一函数Tpo（T）的可能性，该函数可以被结合到量子和经典散射理论中，使得Δσ vs B、Δσ vs T和μHvs T都很好地拟合。令人惊讶的是，一个相对简单的函数，Tpo（T）= 1.6 × 103{1 − exp[−（T + 1）/170]} K，适用于β-Ga 2 O3，无需任何额外的拟合参数。与此相反，在简并的ScN中，只有一个光学声子分支，Δσ与T的关系与常数Tpo = 550 K很好地拟合。这些结果表明，量子电导率使无序，多声子半导体的经典导电性的理解。
The conductivity σ, quantum-based magnetoconductivity Δσ = σ(B) − σ(0), and Hall coefficient RH(= µH/σ) of degenerate, homoepitaxial, (010) Si-doped β-Ga2O3, have been measured over a temperature range T = 9–320 K and magnetic field range B = 0–10 kG. With ten atoms in the unit cell, the normal-mode phonon structure of β-Ga2O3is very complex, with optical-phonon energies ranging from kTpo~ 20–100 meV. For heavily doped samples, the phonon spectrum is further modified by doping disorder. We explore the possibility of developing a single function Tpo(T) that can be incorporated into both quantum and classical scattering theory such that Δσ vs B, Δσ vs T, and µHvs T are all well fitted. Surprisingly, a relatively simple function, Tpo(T) = 1.6 × 103{1 − exp[−(T + 1)/170]} K, works well for β-Ga2O3without any additional fitting parameters. In contrast, Δσ vs T in degenerate ScN, which has only one optical phonon branch, is well fitted with aconstantTpo= 550 K. These results indicate that quantum conductivity enables an understanding of classical conductivity in disordered, multi-phonon semiconductors.
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