近日，前沿交叉科学青岛研究院刘鹏教授课题组在半导体材料辐照效应与应用方面取得进展，研究成果以Unraveling the Atomic Mechanism of the Crystalline Phase-Dependent Structural Features and Special Spectral Design of a-, b-, and ɛ-Ga₂O₃为题发表于Advanced Science（中科院一区，五年IF=16.3，链接：http://doi.org/10.1002/advs.202508207）。该工作探究了高能重离子辐照环境下强电子激发过程诱导的Ga₂O₃结构演变与光谱特性，揭示了特定的相变演化及载流子复合路径，建立起原子尺度缺陷与光电性能之间的映射关系。特别资助类博士后韩心晴为论文第一作者，橡树岭国家实验室Eva Zarkadoula研究员、田纳西大学Miguel L. Crespillo教授、山东大学穆文祥教授、刘鹏教授为论文通讯作者，山东大学为第一完成单位。

氧化镓作为新一代半导体材料，具备超宽禁带、击穿场强高、耐高温等特性，广泛应用于信息存储、雷达通信、紫外探测等重要领域；其多种晶态构型（α, β, γ, δ, ε）为材料结构与功能设计提供了卓越的自由度，在晶体工程研究中展现出了独特优势。本研究工作从高能重离子辐照引起的强电子激发这一基本作用过程出发，利用空间环境地面模拟装置国家重大科技基础设施以及多尺度实验表征，结合热峰响应模型的理论计算，阐明在面临高密度辐照能量沉积时，α、β、ε各晶相Ga₂O₃的能量耗散特性呈现显著差异，进而诱导的多相转化包含：（i）辐照缺陷类型及分布驱动了β相至δ/κ相的转变；（ii）反相边界（APBs）和孪晶边界（TDBs）的竞争过程驱动了α相与ε相之间的相互转变；基于辐照缺陷及相变特性调控了能带结构。辐照缺陷对不同晶相Ga₂O₃载流子辐射和非辐射复合路径产生关键作用，诱导其伴随辐照剂量的增加而呈现相反的荧光特性：α相与β相非辐射复合增强，荧光产额降低；ε相辐射复合增强，荧光产额增加。最终，基于辐照诱导的亚稳相工程及缺陷—载流子相互作用的研究结果，本工作提出了基于辐照缺陷及结构相变的Ga₂O₃光电性能优化方案。

刘鹏教授课题组聚焦于核技术应用领域中辐照基本作用机制的相关研究，探索辐照技术在多学科前沿领域中的交叉融合应用。近年相关成果以通讯作者身份发表于 Adv. Sci.、Adv. Funct. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nano Today、J. Mater. Sci. Technol. 等学术期刊。本研究工作得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金特别资助等项目的支持。