Defects and impurities in colloidal [Ga.sub.2][O.sub.3] nanocrystals: new opportunities for photonics and lighting.

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Date: Jan. 2022
From: Canadian Journal of Chemistry(Vol. 100, Issue 1)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 6,481 words
Lexile Measure: 1910L

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Abstract :

Defects, both native and extrinsic, critically determine functional properties of metal oxides. Gallium oxide has recently gained significant attention for its promise in microelectronics, owing to the unique combination of conductivity and high breakdown voltage, and solid-state lighting, owing to the strong photoluminescence in the visible spectral region. These properties are associated with the presence of native defects that can form both donor and acceptor states in [Ga.sub.2][O.sub.3]. Recently, [Ga.sub.2][O.sub.3] nanocrystal synthesis in solution and optical glasses has been developed, allowing for a range of new applications in photonics, lighting, and photocatalysis. This review focuses on the structure and properties of [Ga.sub.2][O.sub.3] nanocrystals with a particular emphasis on the electronic structure and interaction of defects in reduced dimensions and their role in the observed photoluminescence properties. In addition to native defects, the effect of selected external impurities, including lanthanide and aliovalent dopants, and alloying on the emission properties of [Ga.sub.2][O.sub.3] nanocrystals are also discussed. Key words: gallium oxide, nanocrystals, defects and dopants, photoluminescence, lanthanides. Les defauts, qu'ils soient intrinseques ou extrinseques, determinent dans une large mesure les proprietes fonctionnelles des oxydes metalliques. L'oxyde de gallium a recemment suscite l'attention par ses applications prometteuses en microelectronique, grace a une combinaison unique de conductivite et de tension de claquage elevee, et dans l'eclairage a semi-conducteurs, grace a sa forte photoluminescence dans la region spectrale visible. Ces proprietes sont associees a la presence de defauts intrinseques qui peuvent former des etats donneurs et accepteurs dans le [Ga.sub.2][O.sub.3]. Recemment, une synthese de nanocristaux de [Ga.sub.2][O.sub.3] en solution et en verres optiques a ete mise au point, donnant lieu a toute une gamme de nouvelles applications dans les domaines de la photonique, de l'eclairage et de la photocatalyse. Cette revue de la litterature porte sur la structure et les proprietes des nanocristaux de [Ga.sub.2][O.sub.3], en particulier sur la structure electronique de ces materiaux et sur l'interaction des defauts a echelle reduite ainsi que leurs effets sur les proprietes de photoluminescence observees. En plus des defauts intrinseques, nous abordons aussi l'effet de certaines impuretes d'origine externe, notamment des lanthanides et des dopants aliovalents, ainsi que celui des alliages sur les proprietes d'emission des nanocristaux de [Ga.sub.2][O.sub.3]. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : oxyde de gallium, nanocristaux, defauts et dopants, photoluminescence, lanthanides.

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Gale Document Number: GALE|A689991236