ترجمه فارسی مقاله آسیب تشعشع سطحی وابسته به جهت در $β$-Ga2O3 توسط شبیه‌سازی‌های اتمی چند مقیاسی کاوش شده است.

چکیده

Ultrawide bandgap semiconductor $β$-Ga2O3 holds extensive potential for applications in high-radiation environments. One of the primary challenges in its practical application is unveiling the mechanisms of surface irradiation damage under extreme conditions. In this study, we investigate the orientation-dependent mechanisms of radiation damage on four experimentally relevant $β$-Ga2O3 surface facets, namely, (100), (010), (001), and (-201), at various temperatures. We employ a multiscale atomic simulation approach, combining machine-learning-driven molecular dynamics (ML-MD) simulations and density functional theory (DFT) calculations. The results reveal that Ga vacancies and O interstitials are the predominant defects across all four surfaces, with the formation of many antisite defects Ga_O and few O_Ga observed. Among the two Ga sites and three O sites, the vacancy found in the O2 site is dominant, while the interstitials at the Ga1 and O1 sites are more significant. Interestingly, the (010) surface exhibits the lowest defect density, owing to its more profound channeling effect leading to a broader spread of defects. The influence of temperature on surface irradiation damage of $β$-Ga2O3 should be evaluated based on the unique crystal surface characteristics. Moreover, the formation energy and defect concentration calculated by DFT corroborate the results of the MD simulations. Comprehending surface radiation damage at the atomic level is crucial for assessing the radiation tolerance and predicting the performance changes of $β$-Ga2O3-based device in high-radiation environments.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

نیمه هادی Ultrawide Bandgap $ β $ -ga2O3 پتانسیل گسترده ای برای برنامه های کاربردی در محیط های با اشعه بالا دارد.یکی از چالش های اصلی در کاربرد عملی آن ، رونمایی از مکانیسم های آسیب تابش سطحی در شرایط شدید است.در این مطالعه ، ما مکانیسم های وابسته به جهت گیری آسیب تابش را در چهار جنبه سطح β β $ -ga2O3 به صورت تجربی مرتبط ، یعنی (100) ، (010) ، (001) و (-201) در دمای مختلف بررسی می کنیم.ما از یک رویکرد شبیه سازی اتمی چند مقیاس استفاده می کنیم ، ترکیب دینامیک مولکولی ماشین محور (ML-MD) و محاسبات نظریه عملکردی چگالی (DFT).نتایج نشان می دهد که جای خالی GA و O بینابینی نقایص غالب در هر چهار سطح است ، با تشکیل بسیاری از نقص های ضد عفونی GA_O و تعداد کمی از O_GA مشاهده شده است.در بین دو سایت GA و سه سایت O ، جای خالی موجود در سایت O2 حاکم است ، در حالی که بینابینی در سایت های GA1 و O1 قابل توجه تر است.جالب اینجاست که سطح (010) کمترین چگالی نقص را به دلیل تأثیر عمیق تر کانال دار آن منجر به گسترش گسترده تر نقص ها می کند.تأثیر دما در آسیب تابش سطح $ β $ -ga2O3 باید بر اساس ویژگی های منحصر به فرد کریستال سطح ارزیابی شود.علاوه بر این ، انرژی تشکیل و غلظت نقص محاسبه شده توسط DFT نتایج شبیه سازی MD را تأیید می کند.درک آسیب تابش سطح در سطح اتمی برای ارزیابی تحمل تابش و پیش بینی تغییرات عملکرد دستگاه مبتنی بر $ β $ -GA2O3 در محیط های با اشعه بالا بسیار مهم است.