Semiconductors with wide band gap (3.0 eV), high dielectric constant (> 10), good thermal dissipation, and capable of $n$- and $p$-type doping are highly desirable for high-energy power electronic devices. Recent studies indicate that $\rm ZnGa_2O_4$ may be suitable for these applications, standing out as an alternative to $\rm Ga_2O_3$. The simple face centered cubic spinel structure of $\rm ZnGa_2O_4$ results in isotropic electronic and optical properties, in contrast to the large anisotropic properties of the $β$-monoclinic $\rm Ga_2O_3$. In addition, $\rm ZnGa_2O_4$ has shown, on average, better thermal dissipation and potential for $n$- and $p$-type conductivity. Here we use density functional theory and hybrid functional calculations to investigate the electronic, optical, and point defect properties of $\rm ZnGa_2O_4$, focusing on the possibility for $n$- and p-type conductivity. We find that the cation antisite $\rm Ga_{Zn}$ is the lowest energy donor defect that can lead to unintentional $n$-type conductivity. The stability of self-trapped holes (small hole polarons) and the high formation energy of acceptor defects make it difficult to achieve $p$-type conductivity. However, with excess of Zn, forming $\rm Zn_{(1+2x)}Ga_{2(1-x)}O_4$ alloys display an intermediate valence band, facilitating $p$-type conductivity. Due to the localized nature of this intermediate valence band, $p$-type conductivity by polaron hopping is expected, explaining the low mobility and low hole density observed in recent experiments.
The importance of inversion disorder in the visible light induced persistent luminescence in Cr$^{3+}$ doped AB$_2$O$_4$ (A = Zn or Mg and B = Ga or Al)
Cr $^{3+}$掺杂的尖晶石化合物AB $_2$ O $_4$（A=Zn，Mg，B=Ga，Al）在紫外或X射线激发下表现出近红外长余辉发光。此外，ZnGa $_2$ O $_4$和在较小程度上MgGa $_2$ O $_4$的持续发光也可以通过Cr $^{3+}$的$^4$ A $_2$ $ \rightarrow $ $^4$ T $_2$跃迁的可见光激发来诱导，这使得这些化合物适合作为小动物体内光学成像的生物标记物。我们将这种特殊的光学性质与ZnGa $_2$ O $_4$和MgGa $_2$ O $_4$中存在的反位缺陷相关联。通过使用X射线吸收精细结构（XAFS）光谱，与电子顺磁共振（EPR）和光发射光谱，它表明，反位缺陷浓度的增加，结果在Cr-O键长和八面体晶体场能量的减少。一部分的缺陷是在Cr $^{3+}$离子的封闭环境中，如所示的EPR和XAFS峰的应变增宽后观察到的反位无序增加。与ZnGa $_2$ O $^{3+}$和ZnGa $_2$ O相比，ZnAl $_2$ O $_4$在可见光激发下显示出最大的晶场分裂和最小的反位无序，但似乎没有显示出相当大的持续发光。这些结果突出了Cr $^{3+}$离子与相邻的反位缺陷在Cr $^{3+}$掺杂的AB $_2$ O $_4$尖晶石化合物所表现出的持久发光机制中的重要性。
Precursor stoichiometry controls dopant structure, defect chemistry, and valence in Mn-doped ZnGa$_2$O$_4$ nanocrystals
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Institute for Solid State Physics and Optics（凝聚态物理与光学研究所）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯科技经济大学）；University of Notre Dame（圣母大学）
Thermal conductivity reduction in (Zr$_{0.25}$Ta$_{0.25}$Nb$_{0.25}$Ti$_{0.25}$)C high entropy carbide from extrinsic lattice defects
具有随机分布的多个主阳离子的高熵碳化物陶瓷显示出高的温度稳定性、低的热导率和可能的耐辐射性。虽然化学无序已被证明可以抑制这些材料的热导率，但很少有人研究额外的外部产生的结构缺陷对热传输的影响。在此，（Zr $_{0.25}$ Ta $_{0.25}$ Nb $_{0.25}$ Ti $_{0.25}$）C暴露于Zr离子以产生微米级结构缺陷承载层。使用激光热反射测量晶格热输运的减少。不同注入温度下的电导率变化表明位错环对声子散射的贡献很小，而纳米级缺陷则是有效的散射体，为热工程提供了一条途径。
Combined treatment of phonon scattering by electrons and point defects explains the thermal conductivity reduction in highly-doped Si
在高P和B掺杂的硅晶格热导率的降低机制进行了详细的研究。声子的散射率的点缺陷，以及由电子，从第一性原理计算。晶格热导率计算考虑这些散射机制单独和一起。结果发现，在低载流子浓度和温度下，声子散射的电子是占主导地位的，可以重现实验的热导率降低。然而，在较高的掺杂浓度的点缺陷的声子的散射率占主导地位的电子，除了最低的声子频率。因此，即使在室温下，点缺陷引起的声子散射在高于$10^{19}$ cm $^{-3}$的缺陷浓度下也对Si中的热导率降低有实质性贡献。只有同时考虑点缺陷和电子对声子的散射，才能在所有温度下与实验值吻合得很好。
Grain boundary and defects assisted thermal conductivity of nano-crystalline Gd2Ti2O7 Pyrochlore
研究烧绿石结构陶瓷的热导率对烧绿石结构陶瓷作为惰性基质燃料、氧化物燃料电池电解质和热障涂层的应用具有重要意义。采用放电等离子烧结结合高能球磨的方法制备了纳米晶Gd 2 Ti 2 O 7，研究了孔隙率、结构缺陷和晶界散射对材料热性能的影响。热导率已被测量的温度范围从室温到900 ℃，使用激光闪光装置（LFA），并讨论了结果，包括几个现象，有助于在nc-烧绿石的热传输的散射机制的支持。随着晶粒尺寸的减小，热导率的系统性降低可以通过声子-孔隙散射现象来理解。此外，还观察到随着温度的升高，边界散射对热传输的主导作用。实验确定的热导率值与热障涂层（TBC）应用的隔热要求相一致
Role of point defects in spinel Mg chalcogenide conductors
紧密堆积的硫属化物尖晶石，例如MgSc $_2$ Se $_4$、MgIn $_2$ S $_4$和MgSc $_2$ S $_4$，显示出作为Mg电池中的固体电解质的潜力，但是受到不可忽略的电子电导率的影响，这在用于电化学存储装置中时有助于自放电。使用第一性原理计算，我们评估的点缺陷的能量作为合成条件和费米能级的函数，以确定不希望的电子导电性的起源。我们的研究结果表明，Mg空位和Mg金属反位（其中Mg与Sc或In交换）是所考虑的系统中可能发生的主要点缺陷。虽然我们发现阴离子过量的条件和缓慢冷却可能产生低电子电导率的条件，但尖晶石可能在阴离子贫乏的环境下表现出显著的$n$型电导率，这通常存在于高温合成期间。最后，我们探索外来的异价掺杂，以潜在地减轻这些硫属尖晶石的电子导电性。计算策略是通用的，并且可以容易地扩展到其他固体电解质（和电极），以帮助优化相应框架的电子性质。
Origin of anomalous p-type conductivity in monolayer Fe-doped MoS2
Electron Microscopy Centre of Lanzhou University, Lanzhou University（兰州大学电子显微镜中心）；Information Materials and Intelligent Sensing Laboratory of Anhui Province, Center of Free Electron Laser and High Magnetic Field, Institutes of Physical Science and Information Technology, Anhui University（安徽大学物理科学与信息技术学院）；School of Physical Science and Technology, Lanzhou University（兰州大学物理科学与技术学院）；School of Chemistry, Faculty of Science, The University of Sydney（悉尼大学理学院化学系）；Yunnan Key Laboratory of Electromagnetic Materials and Devices, School of Materials and Energy, Yunnan University（云南大学材料能源学院）；Electron Microscopy Center, Yunnan University（云南大学电子显微镜中心）；State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院兰州化学物理研究所）
Native point defects in CuIn$_{1-x}$Ga$_x$Se$_{2}$: hybrid density functional calculations predict origin of p- and n-type conductivity
基于HSE 06杂化泛函理论，我们对CuIn $_{1-x}$ Ga $_x$ Se $_{2}$中由于本征点缺陷引起的p型和n型导电性进行了第一性原理研究.能带排列表明，由于导带最小值的增加，$x$的带隙变大，使得难以在CuGaSe $_{2}$中建立n型导电性。由缺陷形成能可知，In/$_{\mathrm{Cu}}$是浅施主，$_{\mathrm{Cu}}$，VPDMATHABMR和Cu $_{\mathrm{In}/\mathrm{Ga}}$是浅受主.利用电离缺陷和本征载流子的总电荷中性来确定费米能级，我们表明，在富In生长条件下，在$_{\mathrm{Cu}}$导致强烈的n型导电性CuInSe $_{2}$。在贫In生长条件下，CuInSe $_{2}$中的导电类型改变为p型，并且In $_{\mathrm{Cu}}$对受主的补偿减少，如在光致发光实验中观察到的。在CuGaSe $_{2}$中，原生受主钉扎远离导带最小值的费米能级，从而抑制n型导电性。另一方面，CuGaSe $_{2}$在宽范围的贫Ga生长条件下显示出强的p型导电性。最大p型导电性CuIn $_{1-x}$ Ga $_x$ Se $_{2}$在In/Ga-贫生长条件下达到，与In/Ga-贫化学计量样品上的电荷浓度测量一致，并且主要是由于占主导地位的受主Cu $_{\mathrm{In}/\mathrm{G…
