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摘要：调整宽带隙 β - Ga 2 O 3 的光学和电子特性对于充分利用该材料在电子、光学和光电子领域现有和新兴技术应用中的潜力至关重要。在本研究中，我们报告了 Ti 掺杂剂不溶性驱动的化学不均匀性对 Ga 2 O 3 多晶化合物的结构、形态、化学键合、电子结构和带隙红移特性的影响。采用传统的高温固相反应路线在可变的煅烧温度（1050 − 1250 ° C）下合成了 Ga 2 − 2 x Ti x O 3（GTO；0 ≤ x ≤ 0.20）化合物，烧结温度为 1350 ° C。GTO 样品的 X 射线衍射分析表明，仅在非常低的 Ti 掺杂浓度（<5 at. %）下才会形成单相化合物，而较高的 Ti 掺杂会导致形成复合材料，其中含有大量未溶解的 TiO 2 金红石相。然而，在烧结样品中，未溶解的金红石相的一部分转化为单斜 TiO 2。 Rietveld 对本征 Ga 2 O 3 和单相 Ti 掺杂化合物（x = 0.05）进行细化，证实样品在具有 C 2/m 空间群的单斜对称性中稳定存在。样品的表面形貌表明，本征 Ga 2 O 3 呈现棒状形貌，而 Ti 掺杂化合物呈现球形形貌。此外，在具有异常晶粒生长的掺杂化合物中，与本征 Ga 2 O 3 相比，可以注意到晶格孪生引起的条纹。Ga 2p 的高分辨率 X 射线光电子能谱分析显示，由于相邻离子的电子云之间的相互作用，与金属 Ga 相比发生了正向偏移。由于 Coster − Kronig 效应，Ti 2p 1/2 光谱显示出异常增宽。采用混合密度泛函理论的第一性原理计算表明，Ti 优先取代八面体 Ga 位点，并在 Ga 2 O 3 中表现为深层施主。从光吸收光谱可以看出，光学带隙发生了红移。Ga 2 O 3 带隙内的吸收归因于未溶解的 TiO 2 的夹杂，因为 TiO 2 在 Ga 2 O 3 带隙内具有 I 型排列。此外，还研究了 GTO 化合物的电催化行为。从电催化研究中可以明显看出，与本征 Ga 2 O 3 相比，掺杂化合物表现出明显的电催化活性。
钛引起的化学不均匀性对晶体的影响...
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