Ab initio investigation of FeAs/GaAs heterostructures for potential spintronic and superconducting applications
超薄的FeAs作为新发现的磷属元素化物超导体中的活性组分，以及在铁磁Fe和半导体GaAs之间的界面处的自旋电子学应用中都是令人感兴趣的。本文采用第一性原理密度泛函理论研究了FeAs/GaAs异质结构的性质。我们发现FeAs层和GaAs层中As原子之间的相互作用改变了Pnictide超导体的费米面特性。无论FeAs层的数量，Fe与As的比例，或应变状态，最低能量的磁有序总是反铁磁的，这表明这种异质结构是没有前途的自旋电子系统，并提供了一个解释的失败自旋注入Fe/GaAs界面。
2011-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Band offset determination of the GaAs/GaAsN interface using the DFT method
从第一性原理出发计算了GaAs/GaAsN界面带阶。在原子的核心区域的静电势被用来估计的界面电位和对齐的能带结构从各自的散装计算获得。首先，它表明，本方法执行公知的常规/常规的AlAs/GaAs（001）超晶格系统。然后将该方法应用于更具挑战性的非常规/常规GaAsN/GaAs（001）系统，并因此在氮浓度约为3%时获得约35 meV的I型带列和价带偏移，与最近的实验一致。我们还调查了应变对乐队阵容的影响。对于GaAsN层纵向应变的GaAs晶格常数，II型阵容与几乎消失的带偏移被发现，这表明沿界面的各向异性应变是经常观察到的I型阵容的主要原因。
2008-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio electronic stopping power for protons in Ga$_{0.5}$In$_{0.5}$P/GaAs/Ge triple-junction solar cells for space applications
针对空间太阳电池板的辐射损伤问题，首先采用Monte Carlo粒子输运方法模拟了质子对三结Ga $_{0.5}$ In $_{0.5}$ P/GaAs/Ge太阳电池的影响，得到了质子在电池中的穿透随能量的变化规律。其次是系统的{ \it ab initio}调查质子在不同层的细胞在相关的速度，通过实时时间相关的密度泛函理论（RT-TDDFT）计算的电子阻止本领。电子阻止本领被发现显着依赖于不同的沟道条件，这应该会影响低速损伤的预测，这是理解的碰撞参量和电子密度沿path. Additionally，我们探索的效果的多层结构的层之间的界面上的能量损失的质子，随着晶格匹配的太阳能电池中的应变的效果。这两种影响被认为是小的主要散装效果相比。界面能量损失随着质子速度的降低而增加，并且在一种情况下，存在有效的界面能量增益。
2020-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the Effective Mass on ab initio Phonon-limited Electron Mobility of GaAs
本研究基于DFT+$U$方法与玻尔兹曼输运方程，系统探讨了能带结构修正（特别是电子有效质量）对GaAs声子限制电子迁移率的影响，发现迁移率与有效质量遵循幂律关系，且结果与实验及GW方法高度吻合。
2025-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Self-vacancies in Gallium Arsenide: an ab initio calculation
我们在这里报告重新审查的静态性质的空位在GaAs中的第一性原理密度泛函计算使用本地化的基组。我们计算的形成能与最近的实验和{ \it ab-initio}计算结果吻合良好，并提供了一个完整的描述弛豫几何和能量的各种电荷状态的空缺从两个亚晶格。镓空位在0、-、-2、-3电荷态是稳定的，但V_Ga^-3仍然是本征和n型GaAs的主要电荷态，这证实了正电子湮没的结果。有趣的是，砷空位显示出两个连续的负U跃迁，仅使+1、-1和-3电荷态稳定，而中间缺陷是亚稳态的。第二次跃迁（-/-3）使V_As^-3产生了共振键弛豫，类似于硅和GaAs双空位的共振键弛豫。
2004-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Microscopic interface phonon modes in structures of GaAs quantum dots embedded in AlAs shells
利用微观价力场模型，在由纳米尺度的GaAs量子点嵌入几个原子层厚的AlAs壳层构成的壳层量子点中，发现了一系列新的微观界面声子模.在具有这种薄壳的SQD中，连续介质模型的基本原理和宏观介电函数不再适用。这些微观界面模式的频率位于体GaAs带和体AlAs带之间的间隙内，与宏观界面声子模式相反。每个原子壳层的平均振动能量和振幅在GaAs和AlAs之间的界面处显示峰值。这些峰随着它们从界面的穿透深度的增加而快速衰减。
2001-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of interface spacing, stability, band offsets and electronic properties on (001) SrHfO3/GaAs interface : First principles calculations
SrHfO 3是一种很有潜力的金属氧化物半导体（MOS）器件的电介质材料。SrHfO_3/GaAs界面由于其独特的性质而引起人们的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了（001）SrHfO 3/GaAs的界面性质。首先，研究了Sr、Hf和O在GaAs表面的吸附行为。O在Ga表面上的吸附能比在As表面上的吸附能低。然后，考虑了几种可能的（0 0 1）SrHfO 3/GaAs结构，分析了界面间距、稳定性、能带偏移和电荷转移。HfO 2/Ga（2）和SrO/Ga（1）组态的结合能低于其它界面组态，表明它们更稳定。最后，我们研究了HfO_2/Ga（2）和SrO/Ga（1）结构的电子性质。电子态密度表明，该系统表现出金属行为。能带偏移和电荷转移与界面间距有关。随着界面间距的增大，价带偏移（VBO）和电荷转移减小.
2017-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Tight binding analysis of Si and GaAs ultra thin bodies with subatomic resolution
经验紧束缚（ETB）方法被广泛应用于原子器件模拟。产生ETB参数的传统方法依赖于直接拟合到体实验或理论电子带。然而，ETB计算的基础上，现有的参数导致非物理的结果，在超小的结构，如终止的GaAs超薄体（UTBs）。在这项工作中，它表明，更可靠的参数化，可以通过映射从头算带和波函数紧束缚模型的过程中获得。该过程不仅能够校准ETB能带，还能够校准具有相应从头计算的ETB波函数。基于映射过程，Si和GaAs的ETB模型相对于混合泛函计算被参数化。得到了高度局域化的ETB基函数。ETB能带和UTB亚原子分辨率的波函数与相应的混合泛函计算结果吻合良好。然后，ETB方法可以用来解释现实的扩展设备在非平衡，不能处理从头算方法。
2015-03-16 cond-mat.mtrl-sci
The effects of interface morphology on Schottky barrier heights: a case study on Al/GaAs(001)
本文从Al/GaAs的第一性原理计算出发，重新讨论了半导体-金属接触的费米能级钉扎问题。我们给出了定量的证据表明，肖特基势垒高度是非常小的影响，由任何金属侧的结构扭曲-包括金属-半导体键（即界面应变）的伸长-而它强烈地依赖于半导体侧的界面结构。这些研究结果的理由给出的离子有效电荷所产生的界面偶极子。
1997-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Growth interruption strategies for interface optimization in GaAsSb/GaAsN type-II superlattices
针对GaAsSb/GaAsN II型超晶格因Sb偏析导致组分分布偏离设计的问题，研究通过生长前后施加不同过压下的生长中断工艺提升界面质量，并结合模型揭示了Sb掺入率提升的机制。
2024-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigation of the interfacial structural, electronic, and magnetic properties of Co$_{2}$MnAl/X (X = MgO and GaAs) heterostructures
本文利用第一性原理计算系统研究了Co2MnAl/MgO和Co2MnAl/GaAs异质结构的界面稳定性、电子和磁性质，发现Co端接界面更稳定但呈金属性，而MnAl端接界面保持近半金属性，为自旋电子学器件优化提供理论指导。
2025-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Interface properties of the NiMnSb/InP and NiMnSb/GaAs contacts
我们使用两种不同的最先进的全势\textit{ab-initio}电子结构方法研究半金属Heusler合金NiMnSb与二元半导体InP和GaAs之间的界面的电子和磁性。虽然在大多数NiMnSb/InP（001）接触的情况下，半金属性丧失，但当界面由Ni和P层构成时，可以保持高度的自旋极化。在GaAs半导体的情况下，Ni- $d$和As- $p$轨道之间的杂化相对于Ni- $d$和P- $p$轨道之间的杂化更大，破坏了这种极化.（111）界面呈现强界面态，但在这种情况下，也有少数界面呈现在费米能级处的高自旋极化，其可以达到高达74%的值。
2004-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Trade-off between interface morphology and compositional homogeneity in AlGaAs/GaAs quantum wells revealed by multislice electron ptychography
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of Texas Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Irvine Materials Research Institute, University of California Irvine（加州大学尔湾分校欧文材料研究所）
本研究通过多层电子叠层成像揭示，在AlGaAs/GaAs量子阱中，尖锐平坦的界面形貌主导二次谐波响应，而生长中断在改善界面的同时加剧组分波动，为量子阱设计提供指导。
2026-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Structural properties and stability of defected ZnSe/GaAs(001) interfaces
采用密度泛函理论在LDA近似下对ZnSe/GaAs（001）缺陷异质结构的结构性质和稳定性进行了精确的从头计算.有一个强有力的实验证据表明，具有最小堆垛层错密度的ZnSe/GaAs异质结与界面处存在大量浓度的Ga空位有关。为了深入了解仍然未知的微观机制，其形成和稳定性，我们比较了一些简单的选定的界面配置的相对稳定性，选择考虑到电荷中性处方，并允许存在的Ga空位旁边的接口。值得注意的是，我们的研究结果表明，在特定的热力学条件下，一些接口与空缺的青睐，在未缺陷的。
2004-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Impact ionization in GaAs: a screened exchange density functional approach
本文采用密度泛函理论框架下的屏蔽交换理论和高精度全电子全势线性缀加平面波（FLAPW）方法，对GaAs中的碰撞电离率进行了从头计算.计算的碰撞电离率在{ \bf k}空间表现出明显的取向依赖性，表明能量和动量的能量守恒对碰撞电离率有很强的限制.这种各向异性随着撞击电子能量的增加而减小。一个Keldysh型拟合上执行的能量依赖率显示出相当软的边缘和阈值能量大于直接带隙。与现有的Monte Carlo和经验赝势计算的一致性表明，我们的方法的可靠性，并铺平了道路，从头计算的对生产率在新的和更复杂的材料。
2001-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Optical Absorption Study by Ab initio Downfolding Approach: Application to GaAs
我们检查是否本质和定量方面的电子激发光谱被正确捕获的一个有效的低能量模型从{ \em从头算}向下折叠计划。首先采用广义梯度近似下的密度泛函计算方法{ \em ab initio}计算了整体电子结构。利用约束密度泛函理论，在最大定域Wannier函数的基础上，通过下折过程构造了费米能级附近能带的低能有效哈密顿量.利用低能求解器计算了扩展哈伯德模型的低能有效哈密顿量的激发态。作为求解器，我们采用Hartree-Fock近似补充考虑电子-空穴相互作用的单激发组态相互作用方法。目前的三阶段方法适用于GaAs，其中八个频带被保留在有效模型后的下折。所得光谱很好地再现了实验结果，表明我们的下折方案提供了一个令人满意的框架的电子结构计算，特别是对于激发和动力学以及基态。
2007-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
ZnSe/GaAs(001) heterostructures with defected interfaces: structural, thermodynamic and electronic properties
我们用\emph{ab--initio}赝势方法计算了ZnSe/GaAs（001）异质结构的结构和电子性质，并考虑了电荷中性的界面结构.除了最简单的配置与原子相互扩散，我们也考虑一些配置，其特征在于作为耗尽和阳离子空位，最近的成功增长的ZnSe/GaAs赝晶结构的最小堆垛层错密度，其特征在于存在缺陷的（Zn，Ga）Se合金在界面区域的动机。我们发现-在特定的热力学条件下-一些缺陷的配置是有利于与简单的阴离子或阳离子混合的无缺陷的，和计算的带偏移的一些缺陷的结构是兼容的测量。虽然它是不可能的，以提取有关精确的界面成分和空位浓度的指示，我们的研究结果支持（Zn，Ga）Se缺陷的化合物在高品质的ZnSe/GaAs（001）异质结与低本征堆垛层错密度的实验指示。测得的能带偏移的范围表明，不同的原子在界面重新排列，可能存在的空缺，在这样一种方式，不仅本地电荷，但也离子偶极子消失。
2005-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Acoustoelectric Study of Interface Trapping Defects in GaAs Epitaxial Strucrures
本文提出了一种利用瞬态横向声电电压（TAV）研究固体结构的声电方法。该电压在产生信号的表面声波（SAW）被关断之后出现。相关的测量包括检测瞬态电压的形状及其光谱和温度依赖性。理论和实验都表明，该方法是表征外延半导体结构体中以及表面或界面处陷阱中心的有效工具。
1997-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Reversal of spin polarization in Fe/GaAs (001) driven by resonant surface states: First-principles calculations
在Fe/GaAs（001）界面处的少数自旋共振态被预测为通过该界面传输的电子的电压偏置来反转自旋极化。在局域自旋密度近似下，利用格林函数方法计算了Fe/GaAs/Cu隧道结中自旋相关电流随外加偏压的变化。我们发现，由于界面少数自旋共振，隧穿电子的自旋极化的符号随偏压的变化。这一结果解释了最近的实验数据自旋注入Fe/GaAs接触和隧道磁电阻在Fe/GaAs/Fe磁性隧道结。
2007-07-24 cond-mat.mtrl-sci
Tunnelling anisotropic magnetoresistance of Fe/GaAs/Ag(001) junctions from first principles: Effect of hybridized interface resonances
对Fe/GaAs/Ag（001）外延隧道结的第一性原理计算结果表明，在两个界面处形成的界面共振杂化可以增强系统的隧穿各向异性磁电阻（TAMR）。这种机制表现为一个非单调依赖的TAMR效应的隧道势垒的厚度，最大的中间厚度。在二维布里渊区的k分辨传输的详细扫描证明了一些杂交诱导的热点和从附近的伽玛棒点的隧道效应的贡献之间的相互作用。这种解释是支持一个简单的紧束缚模型的交界处，再现定性的第一性原理理论的大部分功能的计算属性。
2012-06-04 cond-mat.mtrl-sci
$Ab$-$initio$ electronic structure, optical and magneto-optical properties of $MnGaAs$ digital ferromagnetic heterostructures
我们报告的电子，光学和磁光特性的数字铁磁异质结构的基础上$Mn$ $δ$ -掺杂$GaAs$的理论研究。我们认为不同的结构对应于$Mn$内容范围内12-50\%，我们研究了如何系统的变化作为掺杂浓度的函数。我们的第一性原理方法包括自旋-轨道相互作用在一个完全相对论性的赝势方案和局域场效应的光吸收的描述。结果表明，$Mn$ $δ$掺杂的$GaAs$与均匀掺杂的$Ga_{1-x}Mn_xAs$体系具有许多共同的性质，即半金属度、相似的吸收光谱和在可见光区中等的克尔旋转角.
2015-02-20 cond-mat.mtrl-sci
\textit{Ab initio} studies of influence of periodic-direction electric fields on spin lifetime and spin diffusion length and the validation of an \textit{ab initio} matrix-drift-diffusion model
Hefei University of Technology（合肥工业大学）
本文提出了一种从头计算矩阵漂移扩散模型，用于研究电场对自旋寿命和扩散长度的影响，并验证了该模型在不同材料中的有效性。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Interface-Driven Growth Mode Control of 2D GaSe on 3D GaAs Substrates with Distinct Crystallographic Orientations
University of Arkansas（阿肯色大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CentraleSupélec（中央理工-高等电力学院）；Air Force Research Laboratory（空军研究实验室）
本文通过研究不同表面预处理方法对GaSe薄膜形貌的影响，揭示了基底界面调控对GaSe生长模式的机制，建立了界面驱动的取向选择规则。
2026-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Static and Dynamic Spectroscopy of (Al,Ga)As/GaAs Microdisk Lasers with Interface Fluctuation Quantum Dots
本文研究了GaAs/（Ga，Al）As量子阱中含有界面涨落量子点的半导体微盘激光器的稳态和动态光学性质。通过回音壁模式的受激发射的稳态测量产生品质因数$Q \sim 5600$和耦合常数$β\sim 0.09$。宽增益谱产生作为温度和激发功率的函数的在谱上相邻的回音壁模式之间的模式跳变。时间和能量分辨的光致发光测量表明，发射的上升和衰减率显着增加与激发功率。在处理过的和未处理过的样品中观察到辐射衰变率之间的显著差异。
2005-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation-free axial InAs-on-GaAs nanowires on silicon
我们报告的轴向InAs-on-GaAs纳米线异质结的生长在硅上的分子束外延使用20 nm直径的Au催化剂。首先，GaAs纳米线段的生长参数进行了优化，以实现纯纤锌矿晶体结构。然后，我们开发了一个两步生长过程，以提高垂直的InAs-on-GaAs纳米线的产量。通过进一步优化生长参数，我们实现了90%的直InAs-on-GaAs纳米线。我们研究了在界面处的组成变化，通过能量色散X射线光谱和纳米线的晶体结构，通过透射电子显微镜。发现InAs段的标称组成为In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ As，其中$x$ =0.85，并且对应于与GaAs的6%的晶格失配。应变映射进行的几何相位分析的高分辨率图像显示了位错的GaAs/InAs接口。总之，我们成功地制造了高度失配的异质结构，证实了预测，轴向GaAs/InAs界面是赝晶的纳米线直径低于40 nm。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic stabilization of Fe film on (4 by 2)-GaAs(100)
我们在低温（~ 130 K）下在（4 × 2）-GaAs（100）衬底上生长了Fe薄膜，并用同步辐射光电子能谱学研究了Fe薄膜的化学结构。我们观察到有效的抑制砷偏析和显着减少合金形成附近的铁和基板之间的界面。因此，这应该是一种在GaAs（100）上生长几乎原始的Fe膜的方法。此外，发现Fe膜即使在升温至室温后也对As偏析稳定。只形成非常薄、~ 8埃厚的界面合金。据推测，界面合金的形成通过表面扩散介导的界面缺陷在低温生长的Fe膜。Ga和As两者的进一步向外扩散被抑制，因为其然后应当经由低效的体扩散进行。
2006-02-10 cond-mat.mtrl-sci
First-principles study of nucleation, growth, and interface structure of Fe/GaAs
我们使用密度泛函理论来描述Fe薄膜在GaAs（001）上生长的初始阶段，着重于界面处化学和磁性之间的相互作用。四个特点似乎是通用的：（1）在亚单层覆盖，铁和衬底原子之间的强烈的化学相互作用，导致替代吸附和混合。(2)对于几个单层和更多的膜，原子突变界面是积极的青睐。(3)对于Fe膜在一个范围内的厚度，Ga-和As-adlayers显着降低膜的形成能，这表明表面活性剂的行动。(4)在生长的前几个单层期间，Ga或As原子可能从界面释放并扩散到Fe膜表面。磁性对这些过程起着重要的辅助作用，即使在原子吸附的稀极限下也是如此。大多数的膜表现出铁磁秩序，即使在半单层覆盖，而某些adlayer覆盖的膜表现出轻微的偏好反铁磁秩序。
2002-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear optics of III-V semiconductors in the terahertz regime: an ab-initio study
我们从第一性原理计算了锌半导体非线性极化率$χ^{(2)}$的红外色散。在太赫兹频率下，非线性极化率不仅取决于纯电子响应$χ^{(2)}_{\infty}$，还取决于描述离子运动贡献的其他三个参数$C_1$、$C_2$和$C_3$。它们与TO拉曼极化率、二阶位移诱导的电介质的极化和三阶晶格势有关。与以前的理论相反，我们发现，机械非谐性（$C_3$）占主导地位的电非谐性（$C_2$），这是与最近的实验GaAs。我们预测，尖锐的最小值最近观察到的GaAs之间的$ω_{\rm TO}/2$和$ω_{\rm TO}$的二次谐波产生的强度不会发生其他几个III-V族化合物。
2006-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Gallium self-interstitial relaxation in Gallium Arsenide: an {ab initio} characterization
采用局域轨道从头计算程序SIESTA，在{216 + 1}原子超原胞中研究了GaAs（$I_{Ga}$）中Ga的晶体结构.从八个不同的初始配置，我们发现五个亚稳结构：除了110分裂$\mathrm{_{[Ga-As]}}$，111分裂$\mathrm{_{[Ga-As]}}$，和100分裂$\mathrm{_{[Ga-Ga]}}$的两个四面体网站。研究了$I_{Ga}$的各种构型和电荷之间的竞争，发现GaAs中主要的镓离子根据掺杂条件的不同，带+1、中性或至多带-1电荷，并且更倾向于占据四面体构型。我们的结果与最近的实验结果非常一致的优势电荷的$I_{Ga}$，强调有限尺寸效应的重要性，在计算中的缺陷。
2007-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Detection of charge density wave phase transitions at 1T-TaS$_2$/GaAs interfaces
众所周知，过渡金属二硫属化物1 T-TaS $_2$具有丰富多样的电荷密度波（CDW）畸变，这些畸变与潜在的晶格原子调制相关。长程CDW相在整个晶体中延伸，并在晶界处以电荷位移终止。在这里，我们报告的传输特性和电容特性的新鲜剥离的薄片之间的接口的1 T-TaS $_2$密切范德华接触与\textit{n}型GaAs衬底。提取的势垒参数（理想性，势垒高度和内置电位）的经验，在1 T-TaS $_2$的Mott-CDW转变的显着变化。的CDW引起的势垒特性的变化很好地描述了一个键极化模型，在降低温度时引起的增加的电位降跨界面区域由于载流子的本地化和介电常数降低。
2017-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Coherent Heteroepitaxy of Bi2Se3 on GaAs (111)B
本文报道了用分子束外延技术在GaAs（111）B表面异质外延生长Bi_2Se_3单晶薄膜。我们发现，Bi2Se3生长高度c轴取向，与GaAs衬底的原子级尖锐的界面。通过优化生长Bi2Se3之前的一个非常薄的GaAs缓冲层的生长，我们展示了原子级平坦的台阶超过数百纳米的薄膜的生长。初始时间分辨克尔旋转测量预示着探测候选拓扑绝缘体和一大类基于GaAs的异质结构之间界面处相干自旋动力学的机会。
2010-12-09 cond-mat.mtrl-sci
The impact of interfacial chemistry on the band offset of GaAs/Ga$_2$O$_3$ heterostructures
Univ Rennes, INSA Rennes, CNRS, Institut FOTON – UMR 6082（雷恩大学，雷恩国立应用科学学院，法国国家科学研究中心，FOTON研究所）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
采用杂化密度泛函理论系统研究GaAs/Ga$_2$O$_3$界面的能带排列，发现界面化学计量决定排列类型：Ga-O富集界面呈II型排列，As和As-O富集界面呈I型排列，归因于界面偶极形成。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio calculations of spin tunneling through an indirect barrier
本文采用完全相对论性的格林函数方法研究了自旋相关的GaAs/AlAs/GaAs异质结沿[100]方向的隧穿。该方法基于线性Muffin Tin轨道，并且在局域密度近似（LDA）中在密度泛函理论（DFT）内。我们发现我们的{ \it ab-initio}计算结果与我们以前的经验紧束缚模型[Phys. Rev. { \bf B}，075313（2006）]的预测吻合得很好。此外，我们显示的$k_{||}$依赖的自旋极化，我们以前没有包括在模型中。{ \it ab-initio}计算表明，由于带的非抛物线性，透射率和自旋极化具有很强的$k_{||}$依赖性。在$k_{||}$ = 0.03 $2π/a$时，发现8个AlAs单层势垒的自旋极化率为25- 50%的大窗口.我们的计算清楚地表明，具有显着的自旋极化的能量窗口的外观主要取决于传输共振和相应的零点的位置，而不是在势垒中的自旋分裂的大小。
2009-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Ballistic Spin Injection from Fe into ZnSe and GaAs with a (001), (111), and (110) orientation
本文用第一性原理计算研究了Fe/GaAs和Fe/ZnSe（001），（111）和（110）三种取向的自旋注入.我们发现Fe少数自旋态与半导体导电态的对称性失配可以导致通过（001）界面的电流的极高自旋极化，用于热注入和热注入过程。在（111）和（110）界面上不存在这种对称性失配，在那里发现了较小的自旋注入效率.发现界面态的存在降低了电流自旋极化，无论有无肖特基势垒.最后，更高的偏置也会影响自旋注入效率。
2003-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Probing the interface of Fe3O4/GaAs thin films by hard x-ray photoelectron spectroscopy
用HArd X射线光电子能谱学（HAXPES）和低能电子衍射研究了GaAs衬底上的Fe_3O_4薄膜。在不同的生长条件下制备的薄膜进行比较，相对于化学计量，氧化，和化学性质。与传统的X射线光电子能谱学（XPS）相比，采用HAXPES的探测深度大大增强，使我们能够研究膜-基底界面的化学状态。在界面处的氧化和混合的程度取决于所施加的生长条件;特别地，我们发现金属Fe、As 2 O3和Ga 2 O3存在于界面处。这些界面相可能不利于从磁铁矿到GaAs的自旋注入。
2009-03-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Tailoring Heterovalent Interface Formation with Light
将不同的半导体材料集成到外延器件结构中提供了额外的自由度来选择每层中的最佳材料特性。然而，具有不同化合价的材料（即III-V、II-VI和IV半导体）之间的界面可能难以高质量地形成。使用ZnSe/GaAs作为模型系统，我们探索使用紫外线照射在异质界面生长的分子束外延作为一种方式来修改的接口特性。我们发现，紫外线照射改变了界面处的化学键的混合物，允许形成Ga-Se键，这有助于钝化下面的GaAs层。照明还有助于减少ZnSe外延层中的缺陷。这些结果表明，在生长过程中，适度的紫外线照射可以被用来作为一种方式，以提高光学性能的GaAs和ZnSe层的界面两侧。
2017-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Local Density of States and Interface Effects in Semimetallic ErAs Nanoparticles Embedded in GaAs
ErAs纳米粒子嵌入GaAs矩阵的原子和电子结构的检查通过截面扫描隧道显微镜和光谱（XSTM/XSTS）。局域态密度（LDOS）表现出有限的最小费米能级表明，纳米粒子保持半金属，尽管在ErAs的量子限制以前的模型的预测。我们还使用XSTS测量整个ErAs/GaAs界面的LDOS的变化，并提出界面原子结构的结果，防止带隙的开放的电子状态。
2012-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bias dependent inversion of tunneling magnetoresistance in Fe/GaAs/Fe tunnel junctions
我们研究了Fe/GaAs/Fe隧道结中自旋相关的输运。研究了不同类型Fe/GaAs界面的隧穿磁电阻效应。对于氢等离子体清洗的界面，TMR效应增加，在室温下可观察到。如果涉及外延Fe/GaAs（001）界面，则隧道结表现出TMR效应的偏压依赖性反转。这是Fe/GaAs界面能带结构效应的第一个实验特征，与自旋注入实验有关。
2006-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Depth profile photoemission study of thermally diffused Mn/GaAs (001) interfaces
我们用光电子能谱结合Ar $^+$离子溅射研究了Mn/GaAs（001）热扩散界面的深度分布。我们发现Mn离子热扩散到GaAs衬底的深区域，并与GaAs完全反应。Mn/GaAs（0 0 1）样品加热到60 0 $^{\circ}$ C时的Mn 2 $p$芯能级谱和Mn 3 $d$价带谱在深区与Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As、Zn掺杂型MnAs点和/或As原子四面体配位的间隙Mn的谱相似，表明Mn 3 $d$态基本上是局域的，但与主体GaAs的电子态杂化。在稀锰相中观察到铁磁性。
2008-06-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab initio Study of Misfit Dislocations at the SiC/Si(001) Interface
采用经典和从头算分子动力学相结合的方法研究了高晶格失配的SiC/Si（001）界面。在分析的几种配置中，钉扎在界面处的位错网络被发现是最有效的应变消除机制。给出了位错核心的详细描述，并讨论了最稳定的几何形状的相关的电子性能：我们发现，本地化的间隙，可能是一个源的电子器件故障的界面状态。
2007-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Influence of interface structure on electronic properties and Schottky barriers in Fe/GaAs magnetic junctions
采用第一性原理密度泛函方法研究了Fe/GaAs（001）磁性结的电磁性质。突变和混合界面被认为是，电荷转移，磁化曲线，肖特基势垒高度，和自旋极化的状态密度对界面结构的依赖关系进行了研究。与As终止，突然界面与Fe的青睐，而Ga终止GaAs有利于形成一个混合层与Fe。肖特基势垒高度对界面的粗糙度特别敏感。在半导体间隙中的状态的一个显着的密度来自金属界面态。这些自旋相关的界面态导致费米能级处的态密度的显著少数自旋极化，其很好地持续到半导体中，为少数自旋隧穿通过肖特基势垒提供了通道。这些界面诱导的间隙状态和它们的依赖关系的原子结构在界面上讨论与潜在的自旋注入应用。
2006-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ab initio Study on Lithium Anode Interface Instability and Stabilization of Superionic Li3InCl6 and Li6PS5Cl Solid Electrolytes
该研究通过从头算计算揭示了LIC-Li和LPSC-Li界面的不稳定性，发现LPSC-Li具有稳定界面相而LIC-Li没有，并系统评估了中间层材料，为全固态锂电池稳定界面的开发提供了理论指导。
2024-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio transport theory for digital ferromagnetic heterostructures
由$δ$掺杂GaAs和Mn制成的MnAs/GaAs超晶格被称为数字铁磁异质结构。在这里，我们提出了一个理论密度泛函研究的电子，磁性和输运性质的异质结构。在没有本征施主的情况下，这些系统显示出半金属态密度，交换相互作用比具有相同Mn浓度的随机合金强得多。{ \it Ab initio}弹道输运计算表明，能量接近费米能级的载流子被强烈地限制在MnAs平面周围的几个单层内。这种强约束是大交换耦合的原因。因此，该系统可以被描述为一个二维半金属与大电导的MnAs平面和小电导的垂直方向。
2001-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ab initio and nuclear inelastic scattering studies of Fe$_3$Si/GaAs heterostructures
通过DFT和核非弹性散射研究Fe$_3$Si/GaAs界面，发现Fe磁矩沿[110]方向排列，混合Fe-Si界面构型最佳重现10 meV以下声子态密度反常增强。
2019-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the nature of quasi van der Waals Epitaxy of magnetic topological insulators Cr: (BixSb1-x)2Te3 on a GaAs (111) substrate through coherently strained interface
本研究针对GaAs(111)衬底上磁性拓扑绝缘体CBST生长的准范德华外延机制认知不足的问题，首次同时证实该体系存在共格界面及qvdWE起源的应变，填补了相关机制研究的空白。
2024-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio investigation of a spin-polarized two-dimensional electron gas at the BaTiO3/LaMnO3 interface
通过从头计算，在反铁磁和铁电钙钛矿的界面处，即，LaMnO_3/BaTiO_3超晶格。我们表明，在异质结构与TiO 2/LaO界面层的二维导电状态主要出现在界面MnO层内本地化。费米能级的态密度可以通过铁电极化反转来调节。导电态与磁性态共存，主要由Mn原子产生。
2022-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Development of Interatomic Potentials to Model the Interfacial Heat Transport of Ge/GaAs
分子动力学模拟提供了一个通用的框架来研究界面热传输，但其准确性仍然受到可用的原子间势的准确性的限制。在过去，研究人员已经采用了使用解析势和简单的混合规则来模拟界面系统，其使用的理由很少。另一方面，当代机器学习的原子间势具有更大的复杂性，但尚未看到界面热传输性质的严格验证。此外，当拟合从头算数据时，尚不清楚是否界面系统小到足以进行密度泛函理论计算，可以产生合理的原子间力常数。本文使用模型Ge/GaAs系统研究了这些问题和相关问题，特别关注界面的谐波力常数（IFC 2）。从头计算IFC 2被示出为从界面恢复接近体状值~ 1-2 nm，同时还表现出跨界面的复杂关系，这可能排除了混合规则的任何成功应用。两种不同的光谱邻域分析势（SNAP）开发的界面模型。一个适合于总力，而另一个仅用于描述非谐性，泰勒展开用于描述势的谐波部分。每种潜力，以及他们的优点和问题进行了比较和讨论，这为未来的工作提供了重要的见解。
2021-05-10 cond-mat.mtrl-sci
Diffusion of Mn through GaAs barrier
本文用X射线光电子能谱研究了Mn在（Ga，Mn）As/GaAs界面的热受激扩散。Ga（0.95）Mn（0.05）As层分别用厚度为4、6和8 ML的GaAs覆盖，扩散通过GaAs层的Mn被覆盖在表面的非晶As捕获。结果发现，外扩散强烈减少的6 ML GaAs膜，和8 ML膜没有Mn可以检测到。
2009-12-23 cond-mat.mtrl-sci
High mobility conducting channel at semi-insulating GaAs -- metal oxide interfaces
缺乏有效的GaAs钝化技术限制了III-V族半导体在现代电子学中的使用。这里报告的效果可能会导致这个长期存在的问题的解决方案。我们发现，一个导电的界面通道形成时，绝缘金属氧化物薄膜沉积在未经处理的半绝缘GaAs晶片上的反应RF溅射在氩/氧等离子体。导电沟道为n型，表面电荷密度为10^7 ~ 10^10 cm^-2，霍尔迁移率高达6000 cm ^2/Vsec，具体取决于沉积过程中的射频等离子体激发功率和氧含量。通过沉积任何测试的金属氧化物MgO、SiO2、Al 2 O3和HfO 2来形成导电通道。
2020-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Investigation of the Imperfect Interface at the Si/GaAs Heterojunction Formed by Ultra-Thin Oxide Interfacial Layer
系统地研究了超薄氧化物（UO）隧穿界面层集成的非理想Si/GaAs异质结的结构特性。在异质集成工艺之前的不同时间段中氧化Si纳米膜（NM）以产生非理想的单面钝化Si/GaAs异质结构。利用原子探针层析成像（APT）和X射线光电子能谱学（XPS）研究了Si NM和GaAs中的原子水平氧分布和氧含量，跟踪了Si NM表面暴露于空气中不同时间后UO界面化学成分和反应机理的变化。UO层的负感应电荷导致氧向GaAs层扩散，形成不需要的GaAs氧化层。这种原生氧化物叠层显著降低了Si/GaAs异质结构的热性能，因为Si NM被更多地氧化。这项研究表明，在异质界面的一侧上的差的表面钝化导致两侧氧化，从而严重恶化了与UO层形成的异质结的输运性质。
2021-10-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ab initio calculations of third-order elastic constants and related properties for selected semiconductors
我们目前的理论研究的三阶弹性常数$C_{ijk}$在氮化锌AlN，GAN和InN。我们对这些化合物的预测是基于在密度泛函理论的框架下详细的从头计算的应变-能量和应变-应力关系。为了判断计算的准确性，我们比较了从头计算结果$C_{ijk}$与实验数据可用于Si和GaAs。我们还强调了三阶弹性常数与其他表征材料非谐行为的量的关系，如二阶弹性常数的压力导数和长波长声学模式的模式Grüneisen常数。
2007-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of energetics and structures of heterophase interfaces: from coherent to semicoherent interfaces
采用密度泛函理论计算了共格和半共格TiC/Fe界面的结构和能量。本文提出了一种确定具有错配位错网络的半共格界面能的系统方法。得到的界面能被用来计算的盘状沉淀物的纵横比，并与实验结果达到定量一致。基于所获得的界面能和原子结构的细节，我们提出了用于描述的界面能的演变相对于TiC沉淀物的尺寸为异质形核的刃型位错的模型，揭示沉淀物的形核和生长的热力学。本方法可以容易地应用于金属与氧化物/碳化物/氮化物之间的任何异相界面。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic stabilization of Fe film on GaAs(100): An in situ x-ray reflectivity Study
利用同步辐射的$in$ - $situ$超高真空X射线反射率研究了在140 K低温下GaAs（100）衬底上Fe薄膜的生长。我们发现粗糙表面的增长指数，$β_S$ = 0.51 $\pm$ 0.04。这表明，由于吸附原子的热扩散不足，Fe膜的生长通过限制性弛豫进行。XRR曲线很好地拟合了一个模型与均匀的Fe膜，这意味着表面偏析和界面合金化的Ga和As是可以忽略不计的。然而，当Fe膜退火到300 K时，只有在Fe膜和衬底之间包括9A厚度的附加层之后，才能拟合相应的XRR，这表明在界面附近形成了Ni-Fe合金。界面附近的合金的限制来自于这样的事实，即Ga和As从衬底的扩散应该通过低效的体扩散进行，因此上覆的Fe膜是动力学稳定的。
2006-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Computational scheme for ab-initio predictions of chemical compositions interfaces realized by deposition growth
我们提出了一种新的计算方案来预测化学成分的界面，因为它们出现在生长过程中。该计划使用吉布斯自由能的反应与形成一个特定的组合物作为预测其流行的接口。它通过沉积环境的速率方程模型明确地解释了生长条件。Bell-Evans-Polanyi原理促使我们强调一个有效的非平衡热力学描述的启发化学反应理论。我们说明了该计划通过表征TiC和氧化铝之间的界面。平衡热力学有利于非结合界面，与TiC/氧化铝多层涂层的耐磨性相冲突。我们的新方案预测，沉积的强粘附界面是有利的，在现实条件下。
2011-01-05 cond-mat.mtrl-sci
