Coexistence of Donor and Acceptor Hydrogen States in n-Type InN
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（日本电信电话株式会社基础实验室）
利用硬X射线光电子能谱研究InN薄膜，发现氢在n型InN中同时存在施主和受主态，揭示了氢的两性行为及其对载流子补偿的微观机制。
2026-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio calculation of the binding energy of impurities in semiconductors: Application to Si nanowires
本文以纳米线中的施主为例，在密度泛函理论和GW近似下讨论了半导体中杂质的结合能E_b。结果表明，DFT方法成功地从离子化杂质的Kohn-Sham（KS）哈密顿量计算了E_b，但由于忽略了束缚电子与施主表面极化电荷的相互作用，从中性杂质的KS哈密顿量计算E_b时失败了.我们追溯这一不足，在目前的功能缺乏屏蔽交换。
2010-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Donor-Bound Excitons in Ultraclean Monolayer Semiconductors
过渡金属双硫族化合物单层膜是一种新兴的半导体平台，具有丰富的激子物理特性，具有耦合的自旋谷自由度和光寻址能力。在这里，我们报告了一系列新的低能量激子发射线的超净单层WSe 2的光致发光光谱。这些激子卫星由三个主峰组成，其能量分离与已知声子相匹配，并且仅在电子掺杂时出现。它们具有均匀的空间和光谱分布，强的功率饱和，以及非常长的布居（> 6 $μ$ s）和偏振寿命（> 100 ns）。自由谷间和谷内亮trions的共振激发导致卫星的相反的光学取向，而自由暗trions共振的激发抑制卫星的光致发光。缺陷控制的晶体合成和扫描隧道显微镜测量提供了佐证，这些功能是暗激子绑定到稀释的捐助者，以及相关的声子副本。我们的工作为设计同质单发射体和在超净2D半导体中使用固有施主束缚激子探索集体量子光学现象提供了机会。
2021-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
New 3,3'-(ethane-1, 2-diylidene)bis(indolin-2-one) (EBI)-based small molecule semiconductors for organic solar cells
以3，3 '-（1，2-二亚乙基）二吲哚啉酮（EBI）为电子受体结构单元，配以噻吩、联噻吩和苯并呋喃为电子给体封端基团，合成并表征了一系列D-A-D结构的小分子化合物.当稠环苯并呋喃结合到EBI（EBI-BF）时，分子显示出完美的平面构象，并在这些EBI化合物中提供最好的电荷传输性能，空穴迁移率高达0.021 cm 2 V-1 s-1。所有基于EBI的小分子与PC61 BM受体一起用作供体材料，用于制造溶液处理的本体异质结（BHJ）太阳能电池。性能最好的光伏器件是基于使用联噻吩封端部分（EBI-2 T）的EBI衍生物，其最大功率转换效率（PCE）为1.92%，这是由于EBI-2 T的宽吸收光谱和BHJ的适当形态。为了建立分子结构和薄膜形态之间的相关性，对每种材料的纯膜和共混膜进行差示扫描量热法、原子力显微镜和X射线衍射分析。
2017-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Optical Properties of Oligothiophene-F4TCNQ Charge-Transfer Complexes: The Role of Donor Conjugation Length
从第一性原理多体理论出发，研究了掺杂有机半导体中给体共轭长度对形成部分电荷转移的电荷转移复合物（CTC）的影响。我们考虑了具有4到10个偶数个环的低聚噻吩（nT），其被强受体2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基醌二甲烷（F4 TCNQ）掺杂。随着nT尺寸的增加，电子能隙的减小是由电离能的减小驱动的，而电子亲和力几乎保持恒定。光学带隙表现出不同的趋势，无论施主长度如何，都处于大致相同的能量。第一激发在所有系统中保持相同的振子强度和Frenkel样特征。虽然在4 T-F4 TCNQ中，更高能量的激发也保留了这种性质，但在具有较长nT低聚物的CTC中，位于供体上的电荷转移激发和Frenkel激子出现在吸收开始之上。我们的研究结果提供了重要的洞察CTC的结构-性能关系，从而有助于更深入地了解掺杂的有机半导体。
2022-08-15 cond-mat.mtrl-sci
Donor-Acceptor Pairs in Wide-Bandgap Semiconductors for Quantum Technology Applications
本研究提出利用宽禁带半导体中施主-受主对的偶极-偶极耦合构建量子科学平台，通过DFT计算金刚石和SiC中DAPs的性质，发现SiC的Al-N对是实现长程光学可控相互作用的合适候选。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Disorder-Induced Effects in III-V Semiconductors with Mn
Mn在III-V族稀磁半导体中的替代导致杂质上的强电子散射。除了在价带中通过与Mn d-态的杂化而诱导的特征之外，导带还受到在其边缘处不存在Mn s-态的影响。高浓度的补偿施主也改变了能带结构。这在掺杂有Mn和Se的GaP的吸收系数ε 2（ω）上示出。从头计算密度泛函计算评估的吸收开始与一个光滑的尾巴，并没有显示典型的III-V族材料的结构。我们分析了这些功能和捐助者的作用模型系统使用紧束缚相干势的方法。
2003-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-voltage and current-voltage Scanning Probe Microscopy (SPM) response of ionic semiconductor thin films: probing of deformation potential
我们分析计算了“带电SPM尖端电极/间隙/离子半导体薄膜”异质结构由于（a）离子浓度局部变化引起的电流-电压和应变-电压响应（化学计量贡献）;（b）受体（供体）电荷状态（通过离子半径变化的再充电贡献）;（c）自由电子（空穴）浓度（通过变形势的电子-声子耦合）。对应变-电压SPM的贡献（b）以前没有计算过，而贡献（c）以前甚至没有预测过，而我们对相关氧化物进行的估计表明（c）的强度似乎与（a，b）相当。对于离子阻挡尖端和基板电极的情况下，主要是空穴（电子）浓度的变化有助于膜表面的电压依赖性机械位移，直接登记的应变SPM。因此，我们预测，SPM测量的离子半导体表面位移可以提供重要的信息的受体（施主）的电荷状态和电子（空穴）-声子的相关性通过变形势的局部变化。我们得到了具有可动受主（施主）和空穴（电子）的离子半导体薄膜的静态和动态非线性电流-电压和应变-电压磁滞回线的大量变化。在相关氧化物和电阻开关材料如p-La 1-xSrxMnO 3-d和La 1-xSrxCoO 3-d中实验观察到具有明显记忆窗口和双回线的电流-电压滞后，而预测的压电和蝴蝶形状的应变-电压滞后需要SPM的实验证明。
2010-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Light-induced nuclear quadrupolar relaxation in semiconductors
已知半导体的光激发通过与光电子的超精细接触相互作用来动态地激发核自旋，也产生固有的核去极化机制。这种新的弛豫过程产生于附近局域态的光电子俘获和复合对核四极哈密顿量的调制。对于浅施主附近的原子核，通常的扩散半径被一个更小的四极半径所取代。如果光激发条件对应于光电子的部分施主占据，则核磁化和核场可以降低一个数量级以上。
2008-04-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Donor-driven spin relaxation in multi-valley semiconductors
我们提出了一个理论的自旋弛豫的电子由于散射的中心电池电位的杂质在硅中。考虑到导带的多通道性质和平移对称性的破坏，自旋翻转幅度由这种短程杂质散射主导，之后电子被转移到$k$空间中不同轴上的谷（所谓的$f$过程）。这些$f$ -过程在所有温度下主导自旋弛豫，其中在低温下散射离开杂质中心晶胞主导，并且在升高的温度下与$Σ$ -轴声子散射。据我们所知，该理论是第一个解释和精确量化的自旋弛豫杂质身份的依赖性。因此，新的形式填补了长期以来$n$型硅自旋弛豫理论的空白，它是有价值的硅基自旋电子器件的表征。
2014-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of impurities and point defects in semiconductors
简要介绍了半导体中杂质理论的发展历史。本文提出了一个适用于类施主、类受主杂质和点缺陷的束缚激子模型，它对“浅”、“深”杂质和点缺陷提供了统一的认识。使用不同的密度泛函理论为基础的方法的计算结果的基础物理进行了讨论和解释的束缚激子模型的框架。
2018-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation via exchange with donor impurity-bound electrons
在低温下，半导体中的电子被束缚在浅施主杂质离子上，在平衡中中和它们的电荷。由电场加速的其他外部注入的传导电子的非弹性散射可以激发这些局域态的流形内的跃迁。将束缚电子提升到高度自旋-轨道混合的激发态通过交换相互作用驱动传导电子的强自旋弛豫，这让人想起其中交换与价带空穴态发生的Bir-Aronov-Pikus过程。通过硅自旋输运器件和互补理论的低温实验，我们揭示了这种以前未知的自旋去极化机制的后果低于和高于碰撞电离阈值。
2015-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Imaging the high-frequency charging dynamics of a single impurity in a semiconductor on the atomic scale
Utrecht University（乌得勒支大学）；Leiden University（莱顿大学）；Ludwig-Maximilians-Universität（慕尼黑路德维希-马克西米利安大学）；University of Iowa（爱荷华大学）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
研究揭示单个硫杂质在InAs中的电荷动力学是动态的，由局部电场控制，通过MHz频率STM噪声谱学确定电荷态寿命和开关率，发现杂质开关是量子器件中的普遍电荷噪声机制。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Donor and acceptor levels of organic photovoltaic compounds from first principles
准确有效地预测有机半导体化合物的光学性质可以加速寻找高效的有机光伏材料。然而，传统的第一性原理计算的不准确性或计算成本一直困扰着有机半导体的光学性质的预测。在这项工作中，我们证明了基于Koopmans条件的轨道依赖密度泛函理论[Phys.Rev.B82，115121（2010）]适合于描述各种有机分子，簇和低聚物的供体和受体能级，相对于实验，这是可比的预测性能的多体微扰理论方法的计算成本的一小部分。
2012-12-07 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport under hydrostatic pressure and peculiar properties of the impurity energy spectrum in semiconductor arsenides of n-type: InAs, CdSnAs2, CdGeAs2 and GaAs
本文根据动力学系数随压力和温度变化的数据，研究了非掺杂砷化物InAs、GaAs、CdSnAs_2和CdGeAs_2的n型体晶体中空位的能谱。可以得出结论，深施主能级对应于这些半导体材料中砷的本征空位。定义了空位能级相对于电导带边的能级位置及其压力系数。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Dissolution of donor-vacancy clusters in heavily doped n-type germanium
Ge的n型掺杂是一个自限性过程，这是由于形成了使施主失活的空位-施主络合物（DnV，其中n <= 4）。这项工作明确地表明，在重磷掺杂的Ge外延层中的主要P4V团簇的溶解可以通过毫秒闪光灯退火在约1050 K实现。P4V簇的溶解使载流子浓度增加了三倍以上，同时抑制了磷的扩散。电化学电容-电压测量结合二次离子质谱，正电子湮没寿命谱和理论计算，使我们能够解决和理解的一个基本问题，迄今为止，阻碍了锗与互补金属氧化物半导体技术的全面整合。
2020-10-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Study of the Interactions of Electron Donor and Acceptor Molecules with Phosphorene
采用密度泛函理论研究了两种有机分子（四氰基对苯醌二甲烷（TCNQ）为电子受体，四硫杂富瓦烯（TTF）为电子给体）对单层磷烯的功能化. TCNQ分子在靠近价带边的磷烯带隙中引入浅受主态，使掺杂体系成为p型半导体。然而，当TTF分子被吸附在磷烯上时，引入到带隙中的占据分子态是深施主态，使得不能实现用于传输的有效n掺杂。这种不利的情况可以通过施加垂直于磷烯表面的外电场来改善，该外电场的方向是从磷烯到TTF分子，在该外电场下，TTF引入的施主态移动到更靠近磷烯的导带边（CBE），然后TTF掺杂的磷烯系统变成n型半导体。通过分子吸附对单层磷烯进行有效的双极性掺杂，特别是n型掺杂克服了其固有的p型掺杂倾向，这将为这种新型二维材料在纳米电子和光电子器件中的应用开辟新的途径。
2014-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Role of anisotropy in the Förster energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic crystalline overlayer
本文研究了二维Wannier激子（施主）到分子晶体覆盖层Frenkel激子（受主）的非辐射共振能量转移。我们表征的有机子系统的光学各向异性对这个过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率内通常是一个因素的两个取决于结晶覆盖层的取向。供体和受体能量的共振匹配也可以通过有机晶体取向部分地调节。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Exchange in multi-defect semiconductor clusters: assessment of `control-qubit' architectures
本文提出了一种计算半导体中施主团簇间交换相互作用的变分方法。这样的团簇是所谓的量子信息控制量子位结构的候选者，其中两个原子之间的有效交换耦合由第三个原子的电子态控制。我们使用的有效质量近似和量子亏损方法相结合，我们的变分的anadomy是特别适合的情况下，激发态的捐助者之一（控制）是部分离域在几个不同的中心，形成一个类似的扩展的分子轨道。我们的方法允许在这种情况下的交换相互作用的“开/关”比的计算。我们比较了交换相互作用时，控制是在“开”和“关”的状态，并发现这两个大小和符号的交换相互作用可能会改变。为了使符号变化合理化，我们进行了一个简单的格林函数微扰理论计算。这个简单的模型定性地解释了符号的变化，并说明了它的起源都在环交换过程中，并在离域的控制electron. We还计算概率分布的集群合奏的耦合强度，并表明，激励的控制导致缩小的分布随着移动到更大的幅度和从反铁磁到铁磁耦合。
2007-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Heitler-London model for acceptor-acceptor interactions in doped semiconductors
半导体中受体之间的相互作用通常以与供体之间的相互作用相同的方式定性地处理。受体波函数近似为类氢，受体-受体相互作用用标准氢分子Heitler-London模型描述。但由于价带简并和自旋轨道耦合，受体态可能比氢原子的态复杂得多，这使这种近似的有效性受到质疑。为了解决这个问题，我们开发了一个受体-受体Heitler-London模型，使用Baldereschi和Lipari提出的形式的单受体波函数，它更准确地捕获了受体态的物理特性。我们计算了由此产生的受体对能级，发现与氢分子的两级单重态-三重态分裂相反，一个丰富的十级能谱。我们的结果，计算作为一个函数的受体间的距离和自旋轨道耦合强度，表明受体-受体相互作用可以从本质上不同于施主-施主相互作用，因此应该是相关的控制两个量子位相互作用在受体为基础的量子位的实现，以及各种p-杂质半导体系统的磁性。通过将数值结果拟合到通过受体-受体哈伯德模型获得的闭合形式的能级表达式，得出了进一步的见解。
2017-09-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Rabi oscillations, coherent properties and model qubits in two-level donor systems under terahertz radiation
量子限制、磁场效应和与半导体中的施主杂质结合的电子的两个低位态的激光耦合可以用于相干地操纵两能级施主系统，以便为基于固态的量子计算机建立基本量子比特（qubit）的适当操作条件。在这里，我们提出了一个详细的理论计算下的阻尼拉比振荡和时间演化的1s和2p+施主态在体GaAs在外部磁场和太赫兹激光辐射的存在下，和它们对测量的光电流的影响。我们还详细介绍了可能的实验条件下，退相干是弱的，量子比特操作有效地控制。
2003-06-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Substituent-level Tuning of Frontier Orbital Energy Levels in Phthalocyanine/C60 Donor-Acceptor Charge Transfer Pairs
我们已经计算了几个低洼的电荷转移（CT）激发态能量的四个非共价结合的二联体组成的磺化锌酞菁耦合到C60。我们的研究结果表明，二-和三磺化系统产生的CT态的最低能量的激发态的系统。与此相反，四磺化ZnPc系统的能量重排导致局部激发低于CT状态的能量，显示可能的失活途径阻碍电荷分离。由于几个不同的供体-受体的相对取向可能共存于有机异质结，我们比较了几个低躺CT状态的端部上的几何形状的二磺化系统，其共面取向对应的能量。计算出的CT激发能对于端对取向比共面结构大~1.5 eV，这主要是由于从共面到端对取向的激子结合能的大幅降低。此外，相对供体-受体取向的变化比供体-受体距离的变化对CT能量有更大的影响。TDDFT计算上的各种磺化酞菁锌供体分子显示出一个显着的分裂的Q-带的四个供体系统中只有一个。我们目前的计算，与以前的实验研究一致，表明化学官能团的系统变化是一个很有前途的途径，为各种物理性质的有机半导体的取代基水平调谐。
2013-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic Description of Shallow Levels in Semiconductors
采用紧束缚（TB）方法计算了GaAs中浅施主的波函数和结合能，计算了超晶胞中最多包含200万个原子.由此产生的解决方案，再加上一个标度律，允许外推到散装限制。随着杂质微扰的增加，得到了一个尖锐的浅-深转变。该模型允许调查的有效质量理论和TB形式主义之间的定量一致性。虽然计算的结合能非常一致，各向异性和整体衰减中得到的TB包络函数不能提供的类氢有效质量的预测。
2002-04-16 cond-mat.mtrl-sci
The influence of electrostatic potentials on the apparent s-d exchange energy in III-V diluted magnetic semiconductors
松饼-锡模型的有效质量电子与磁性离子在半导体中的相互作用，扩展到包括静电势的情况下，锰基III-V族化合物（${Ga}_{1-x} {Mn}_x {N}$，${Ga}_{1-x} {Mn}_x {As}$）。由于导带电子被带负电的磁性离子排斥并被补偿施主吸引，因此s-d交换耦合$N_0 α$的\emph{apparent}值减小。结果表明，这种影响的大小增加时，x减小。我们的模型可以解释最近在这两种材料中观察到的Mn浓度x <= 0.2%的电子自旋分裂的不寻常行为。
2005-05-05 cond-mat.mtrl-sci
Polymeric Squaraine Dyes as Electron Donors in Bulk Heterojunction Solar Cells
以二溴吲哚啉方酸染料为单体，通过Yamamoto偶联合成了聚方酸低带隙聚合物。所得聚合物的重均摩尔质量约为Mw ~30.000-50.000，多分散性约为Mw ~ 30.000。1.7通过凝胶渗透色谱法（GPC）测定。用循环伏安法、吸收光谱和发射光谱研究了单体和聚合物的电子性质。与单体方酸染料相比，由于激子耦合，聚合物的吸收带发生红移并强烈增宽。将聚方酸与富勒烯衍生物[6，6]-苯基C61-丁酸甲酯（PCBM）以不同的重量比（1：3至1：1）共混制备了体异质结太阳能电池。在模拟AM 1.5条件下，这些非优化系统的功率转换效率为0.45%。外量子效率（EQE）表明，其光响应范围为300 ~ 850 nm，说明了这种新型有机半导体作为一种低带隙给体材料在有机光致发光中具有良好的应用前景。
2010-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Binding energy of shallow donors in a quantum well in the presence of a tilted magnetic field
本文用变分法计算了在相对于量子阱平面倾斜的磁场作用下，量子阱中中性施主的结合能。假设施主位于量子阱的中心，我们计算典型的II-VI族宽禁带半导体异质结构的参数，作为一个例子，使用的情况下的矩形CdTe量子阱与CdMgTe障碍。我们提出了一个中性施主的结合能上的倾斜角和上施加的磁场的大小的依赖关系。作为一个关键的结果，我们表明，在两个角度的磁场相对于量子阱平面的施主的结合能的测量可以用来明确地确定的导带偏移的材料建立异质结构。
2004-11-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Pinned Magnetic Impurity Levels in Doped Quantum Dots
光谱数据表明，在杂质半导体纳米结构中的杂质D/A能级被能量钉扎，导致D/A结合能随着量子限制的增加而变化。利用磁性圆二色性光谱测量了胶体ZnSe量子点中Co ~（2+）离子的施主结合能随量子限域的变化，并结合从头算密度泛函理论计算进行了分析.由此产生的量子点中的钉扎杂质水平的实验演示对于涉及杂质半导体纳米结构中的杂质-载流子相互作用的物理现象具有深远的影响，包括在新兴的半导体自旋电子学领域中，其中磁性掺杂剂-载流子交换相互作用定义了稀磁半导体的功能相关特性。
2006-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Three-particle Complexes in Two-Dimensional Semiconductors
我们将二维的三体问题映射到三维势场中的一个粒子上，用一种改进的边界匹配矩阵方法来处理。我们评估结合能的trions $X^{\pm}$，激子绑定的施主/受主电荷$X^{D/A}$，和过度充电的受体/施主在二维原子晶体的过渡金属dichalcogenides，其中电荷之间的相互作用的特点在中间距离的对数行为。我们发现，$X^{\pm}$的离解能通常比局域激子复合物的离解能大得多，因此，尽管与$X^{D/A}$相比，它们在光学中的复合线从激子线的红移要小得多，但trions对加热更有弹性
2015-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Anion vacancies as a source of persistent photoconductivity in II-VI and chalcopyrite semiconductors
使用第一性原理电子结构计算，我们确定的阴离子空位在II-VI和黄铜矿Cu-III-VI 2半导体作为一类本征缺陷，可以表现出亚稳态行为。具体而言，我们预测持续电子光电导（n型PPC）所造成的氧空位VO在n-ZnO，和持续空穴光电导（p型PPC）所造成的Se空位VSe在p-CuInSe 2和p-CuGaSe 2。发现黄铜矿材料中的VSe具有两个“负U”型跃迁，即靠近价带的双施主跃迁e（2+/0）和靠近导带的双受主跃迁e（0/2-）。我们引入了一个分类方案，区分两种类型的缺陷（例如，施主）：α型，其在带隙中具有缺陷局域态（DLS），以及β型，其在主带内具有共振DLS（例如，导带）。在后一种情况下，引入的载体（例如，电子）弛豫到能带边缘，在那里它们可以占据扰动主态（PHS）。α型是不导电的，而β型是导电的。我们确定中性阴离子空位为α型，带双正电荷的空位为β型。我们认为，光照改变了阴离子空位的电荷状态，导致α-和β-型行为之间的交叉，导致亚稳态和PPC。在CuInSe 2中，VSe的亚稳态行为被传递到（VSe-VCu）复合物，我们将其确定为实验观察到的PPC的物理起源。我们解释了以前令人困惑的实验结果在ZnO和CuInSe 2在这个模型的光。
2005-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogenic Spin-Valley states of the Bromine donor in 2H-MoTe$_2$
本研究通过电子自旋共振和扫描隧道谱，发现2H-MoTe$_2$中的溴掺杂剂具有长纳秒相干时间的自旋，并证明其氢波函数与Q-谷杂化，从而继承锁定自旋-谷特性，为量子比特编码提供新途径。
2023-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Gating of two-dimensional electron systems in InGaAs/InAlAs heterostructures: the role of the intrinsic InAlAs deep donor defects
我们提出了一个门控InGaAs/InAlAs异质结构，器件平台，实现半导体中的自旋轨道功能的分析。从我们的磁输运实验推导出的唯象模型，使我们能够关联的门响应所研究的二维电子系统异质结构的设计参数，特别是铟浓度。我们解释了亚稳态静电配置的发生，表现出减少电容耦合，并提供栅极操作策略，以达到经典的场效应控制在这样的异质结构。我们的研究突出了本征InAlAs深施主缺陷的作用，因为它们通过电荷捕获和无意隧穿来控制栅极电压变化的静电响应的动态。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Properties of the donor impurity band in mixed valence insulators
在具有大的有效玻尔半径的传统半导体中，电子供体在导带边缘正下方产生类氢束缚态。在过去的70年里，人们对这种类氢杂质所产生的杂质带的性质进行了广泛的研究。在本文中，我们考虑是否一个类似的束缚态和一个类似的杂质带可以存在于混合价绝缘体，在那里的间隙出现在低温下，由于强的电子-电子相互作用。我们发现，杂化导带的结构导致一个不寻常的束缚态，可以使用一维氢原子的物理描述。相对于传统的半导体情况，由此产生的杂质带的性质也以多种方式进行了修改;最值得注意的是，杂质带可以保持更大的浓度，而不会引起绝缘体到金属的转变。我们估计与此过渡的临界掺杂，然后继续计算直流和交流电导率和比热。我们根据最近对混合价绝缘体SmB $_6$的测量结果讨论了我们的结果，发现它们与实验是一致的。
2019-10-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Quasiparticles and Band Transport in Organized Nanostructures of Donor-Acceptor Copolymers
有机半导体器件的性能与自组装分子和聚合物的高度有序纳米结构有关。本文采用多体微扰理论研究了体相聚合物的激发态。我们发现，在聚合物支架受体引入了一个，迄今未被识别的，导电杂质带。供体单元被共轭带包围，这些共轭带仅被受体的存在轻度扰动。沿着聚合物轴，共聚物链之间的相互作用阻碍了有效的能带传输，然而，这是强烈增强跨单个链。我们发现空穴在$π-π$堆叠中传输最有效，而杂质带中的电子遵循边到边的方向。该共聚物表现出的区域具有反转的传输极性，其中电子和空穴被有效地传输在相互正交的方向。
2020-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spinel LiGa$_5$O$_8$ prospects as ultra-wideband-gap semiconductor: band structure, optical properties and doping
本文通过准粒子自洽GW方法和Bethe Salpeter方程研究尖晶石型LiGa$_5$O$_8$的能带结构与光学性质，确定其光学带隙约5.2 eV，并发现Si掺杂是有效的浅施主n型掺杂方案。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic bulk and domain wall properties in B-site doped hexagonal ErMnO$_3$
受主和施主掺杂是定制半导体的标准。最近，掺杂被用来优化铁电畴壁的行为。与半导体领域一个多世纪的研究相比，化学取代对畴壁局部电子响应的影响在很大程度上尚未被探索。这里，六方锰酸盐ErMnO $_3$是掺杂有Ti $^{4+}$的施主。密度泛函理论计算表明，Ti $^{4+}$进入B位，取代Mn $^{3+}$。扫描探针显微镜测量确认的铁电畴模板的鲁棒性。在宏观和纳米尺度的电子输运的特点。的测量表明，新兴的畴壁电流的内在本质和指向Poole-Frenkel电导为主导的运输机制。除了对六方锰氧化物的电子性质的新见解之外，B位掺杂还增加了调节畴壁功能的额外自由度。
2017-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Ensemble spin relaxation of shallow donor qubits in ZnO
对直接带隙半导体ZnO中浅施主的纵向电子自旋弛豫（$T_1$）进行了实验和理论研究。$T_1$通过Ga施主束缚激子的共振激发来测量。在1.75 T到7 T的磁场范围内，$T_1$表现出对磁场$T_1\propto B^{-n}$的反幂依赖性，其中$4\leq n\leq 5$。我们推导出一个解析表达式的施主自旋弛豫率由于自旋轨道（混合机制）和电子-声子（压电）耦合的纤锌矿晶体对称性。实验和理论之间的良好的定量协议表明混合自旋轨道机制是占主导地位的贡献$T_1$在测量的磁场范围内。温度和激发能依赖的测量表明，施主密度依赖的相互作用可能有助于实验和理论之间的小偏差。在1.75 T下测得的最长$T_1$为480 ms，理论上预期在较小磁场下$T_1$会增加。这项工作突出了ZnO施主由于其小的自旋轨道耦合而具有极长的纵向自旋弛豫时间。
2022-04-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Donors, Acceptors, and a Bit of Aromatics: Electronic Interactions of Molecular Adsorbates on hBN and MoS$_2$ Monolayers
为下一代光电应用设计低维有机-无机界面需要深入了解这些系统中电子相互作用的微观机制。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理研究的基础上密度泛函理论检查的结构，能量和电子性质的五个分子供体和受体吸附在独立的六方氮化硼（hBN）和二硫化钼（MoS $_2$）单分子膜。所有考虑的异质结构是稳定的，由于分散相互作用的关键贡献，这是最大化的物理吸附的分子在两个基板上的整体平面排列。混合系统的水平对齐取决于组成部分的特征。在hBN上，I型和II型异质结构都可以形成，这取决于前线轨道相对于真空能级的相对能量。另一方面，所有基于MoS $_2$的混合系统都表现出II型能级排列，分子前沿轨道位于半导体的能隙之间。杂化材料的电子结构进一步由界面偶极矩的形成以及有机和无机组分之间的波函数杂化决定。这些结果为设计具有光电子学特性的新型低维杂化材料提供了重要依据。
2022-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of electron-electron interaction near the metal-insulator transition in doped semiconductors studied within the local density approximation
本文对杂质半导体模型中的安德森局域化进行了数值分析。该模型采用局域密度近似下的密度泛函理论，考虑了施主杂质的随机空间分布引起的无序，并考虑了载流子之间的电子-电子相互作用.初步结果表明，该模型表现出金属-绝缘体转变。
2012-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Native defects and their complexes in spinel LiGa5O8: the puzzle of p-type doping
通过第一性原理计算LiGa5O8的原生缺陷及复合物，发现基于Li空位的受主缺陷仍不够浅，主导施主缺陷使费米能级被钉扎在带隙深处，无法解释其p型掺杂现象。
2024-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Silicon as a model ion trap: time domain measurements of donor Rydberg states
量子物理学最伟大的成就之一是描述了原子和离子的长寿命里德伯态。玻尔模型同样适用于半导体物理学中的施主杂质原子，其中导带对应于真空，并且根据通常的玻尔-索末菲公式，围绕单电荷核心的松散束缚电子具有类似氢的光谱，由于小的有效质量和高介电常数而移动到远红外。自脉冲可见光激光光谱学发展以来，利用单光子和多光子过程对自由原子和离子的里德伯态进行操纵已经取得了巨大的成果。类似的操作还没有进行硅中的施主杂质。在这里，我们使用的FELIX脉冲自由电子激光进行时域测量的里德伯态动力学在磷和砷掺杂的硅，我们已经获得了寿命与频域线宽同位素纯化硅一致。这意味着，占主导地位的退相干机制激发里德伯态的寿命加宽，就像在离子阱中的原子。这些实验很重要，因为它们代表了在最常见的半导体中对类原子量子能级进行相干控制和操纵的第一步，并补充了文献中的磁共振实验，这些实验显示出非常长的自旋晶格弛豫时间，这是许多众所周知的量子计算量子比特方案的关键。我们的研究结果，再加上磁共振数据和进展，在精确放置的单一杂质，表明掺杂硅，现代微电子学的基础，也是一个模型离子阱。
2008-11-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Orbital Stark effect and quantum confinement transition of donors in silicon
半导体中单个杂质束缚电子到门诱导表面态的绝热穿梭最近引起了很多关注，主要是在固态量子计算机架构的背景下。最近的一项输运光谱实验首次能够探测埋在栅极附近的硅中单个施主的斯塔克位移光谱。在这里，我们提出了完整的理论模型，涉及大规模的量子力学模拟，用于计算斯塔克移动施主态，以解释实验数据。在超过一百万个原子的域上使用原子紧束缚技术不仅有助于纳入主体的完整能带结构，而且还可以处理现实的器件几何形状和施主模型，并使用足够大的基组来捕获任何数量的施主态。该方法定量描述了当外加电场梯度增加时，施主电子从三维库仑束缚态到二维表面态的对称性跃迁。在中间场区，电子处于原子施主势态和表面的类量子点态的叠加态。除了确定电场和施主深度对电子结构的影响外，该模型还提供了根据其斯塔克签名区分磷和砷施主的基础。该方法还捕获了施主阱和界面阱中的谷轨道分裂，这是硅量子位的关键量。这项工作的结论是一个详细的分析的影响，筛选上的捐助者的频谱。
2009-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Growth and characterization of n-type electron-induced ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As
我们表明，通过引入等电子铁（Fe）磁性杂质和铍（Be）双施主原子到InAs中，它是可能的生长的n型铁磁半导体（FMS）的铁磁性控制能力的Fe和独立的载流子掺杂的低温分子束外延。我们证明，（In，Fe）As掺杂电子的行为作为一个n型电子诱导FMS。这一成果为实现新型自旋器件（如自旋发光二极管或自旋场效应晶体管）开辟了道路，并有助于理解FMS中载流子介导的铁磁性机制。
2012-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scattering of electrons by ionized impurities in semiconductors: quantum-mechanical approach to third body exclusion
本文提出了一个描述电子被电离杂质散射的有效模型，用于半导体中电子输运和散射过程的数值模拟。以GaAs（77 K和300 K）和Si（300 K）为例，计算了低场电子迁移率对半导体中施主杂质浓度的依赖关系。在将计算结果与已知的实验数据进行比较后，已确定理论与实验之间的最佳协议与应用所提出的模型实现。
2014-02-23 cond-mat.mtrl-sci physics.gen-ph
Impact of dark excitons on Förster type resonant energy transfer between dye molecules and atomically thin semiconductors
染料分子和二维过渡金属二硫属化物（TMDC）的界面结合了强分子偶极激发和半导体中的高载流子迁移率。Förster型能量转移是两种成分之间耦合的一个关键机制。我们报告的光谱分辨弗斯特诱导的过渡率从染料分子的TMDC层的微观计算。我们的方法是基于微观布洛赫方程求解自洽与麦克斯韦方程。这种方法允许结合夹在供体分子和衬底之间的TMDC半导体的介电环境。我们的分析揭示了典型的染料分子在紧密堆叠的结构中在meV范围内的传输速率，Förster速率对分子跃迁能量的非平凡依赖性来自于黑暗的动量禁止TMDC激子的独特签名。
2023-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalable Atomic Arrays for Spin-Based Quantum Computers in Silicon
本文集成分子离子注入、重施主 qudit 与纳米孔径步进重复工艺，实现高置信度检测和 300 nm 间距规则施主阵列，为硅基可扩展自旋量子计算机提供完整制造路径。
2023-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Surface doping of rubrene single crystals by molecular electron donors and acceptors
本文研究分子给体与受体对红荧烯单晶的表面掺杂效应，发现费米能级随电子转移方向移动而价带色散基本不变，证明该掺杂可在保持高迁移率的同时有效调控近表面电荷密度。
2024-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface plasmons mediated energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic overlayer
我们考虑的共振能量转移从一个二维的Wannier激子（施主）的Frenkel激子的分子晶体覆盖层（受体）时，有源介质被分隔的金属层，可能是一个电极。我们表征了表面等离子体对这一过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率通常在一个因素为5（根据几何配置高达44）。然后，我们考虑到由于与金属的接近而导致的有机发光的猝灭。后者是显着的，并产生负面影响的总内部效率，我们讨论不同的几何形状。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning Conductivity Type in Monolayer WS2 and MoS2 by Sulfur Vacancies
虽然n型半导体行为在所制备的二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMDC）中似乎更常见，但通常需要用受体原子进行替代掺杂以将导电性调整为p型，以促进其在不同器件中的潜在应用。在这里，我们报告了一个系统的研究的等效电“掺杂”的效果-单硫空位（V1 S）在单层WS 2和MoS 2通过研究WS 2-Au和MoS 2-Au接触的界面相互作用。基于我们的第一性原理计算，我们发现V1 S可以显著地改变单层WS 2和MoS 2的半导体行为，使它们在与金接触时表现出电子受体（p型）和电子供体（n型）的特性。对于相对较低的V1 S密度（MoS 2约< 7%，WS 2约< 3%），单层TMDC充当电子受体。当V1 S密度增加超过阈值密度时，MoS 2和WS 2起电子供体的作用。V1 S对单层WS 2和MoS 2的显著影响可用于设计其电行为，并提供了一种替代方式来调整半导体TMDC以呈现n型或p型行为。
2020-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
CycleChemist: A Dual-Pronged Machine Learning Framework for Organic Photovoltaic Discovery
CycleChemist框架通过结合预测建模与生成分子设计，旨在高效发现高性能有机光伏材料。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci cs.AI cs.LG
