Magnetism in strained graphene dots
我们研究了正方形和六边形石墨烯点的磁化。结果表明,两类六边形量子点在临界Hubbard能量$U$处发生了二级相变,其能量值与体相石墨烯中的能量值相似,但量子点的态密度与能量的绝对值(相对于Dirac点)不成正比.此外,我们表明,一个特定的类六边形点具有锯齿形的边缘,不表现出零能量的边缘状态。我们还研究了单轴应变对方点磁化强度演化的影响,发现整体效应是磁化强度随应变的增强。对于20%量级的应变,增强可以高达100%。此外,应力引起磁化在点上的空间位移,将其从锯齿形移动到扶手椅边缘。
2009-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of strained InP/GaInP quantum dots
我们计算了镶嵌在$Ga_{0.51}In_{0.49}P$中的纳米级InP岛的电子结构。计算是在包络近似下进行的,包括应变、压电极化和6个价带之间的混合的影响。电子被限制在整个岛内,而空穴被限制在应变诱导的口袋中。一个口袋形成一个环的底部附近的衬底界面的岛,而另一个是在GaInP的岛上方。这两组空穴态是解耦的。极化相关的偶极矩阵元计算这两种类型的空穴状态。
1997-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Computation of Strained Epitaxial Growth in Three Dimensions by Kinetic Monte Carlo
本文提出了一种计算有应变时异质外延生长的数值方法。所使用的模型是基于一个固体对固体模型与立方晶格。使用球和弹簧型模型将弹性效应合并。生长的膜是使用动力学蒙特卡罗(KMC),它被假定为在机械平衡的膜演变。在衬底中的应变场计算的精确解,这是有效地使用快速傅立叶变换评估。直接计算了生长膜中的应变场。使用共轭梯度法迭代求解所得到的耦合系统。最后,我们在KMC的实现中引入了各种近似,以提高计算速度。数值结果表明,如果错配足够大,则逐层生长是不稳定的,从而形成三维岛。
2005-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Defect thermodynamics and kinetics in thin strained ferroelectric films: the interplay of possible mechanisms
本文从理论上描述了失配应变对应变铁电薄膜中移动缺陷动力学的影响。自洽的解决方案,通过耦合的泊松方程的电势与连续性方程的移动施主和电子浓度和时间依赖的Landau-Ginzburg-Devonshire方程显示,Vegard机制(化学压力)导致带电和电中性缺陷的重新分布,以减少在薄膜中的有效应力。内部电场,内置和去极化的,导致屏蔽空间电荷(带电缺陷和电子)附近的膜界面的强烈积累。重要的是,相应的屏蔽长度由失配应变和Vegard系数决定。移动缺陷动力学,极化和电流反转的动力学定义的施主,电子和声子的弛豫时间,失配应变,有限尺寸效应和Vegard应力之间的复杂的相互作用。
2013-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Competing roughening mechanisms in strained heteroepitaxy: a fast kinetic Monte Carlo study
我们用二维动力学蒙特卡罗模拟研究了应变异质外延薄膜的形貌演化。一种新的格林函数方法,类似于边界积分法,用于计算弹性能量有效。我们观察到在低晶格错配度和高温下岛的形成,这与Asaro-Tiller-Grinfeld不稳定性理论一致。根据Tersoff和LeGoues的成核理论,在高失配和低温下,岛或坑形成。
2002-07-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermal conductivity of strained silicon: molecular dynamics insight and kinetic theory approach
在这项工作中,我们研究了拉伸和压缩力对硅的热导率的影响。我们采用平衡分子动力学方法计算了不同原子间相互作用势下的热导率。更具体地说,我们测试了Stillinger-Weber,Tersoff,环境依赖的原子间势和改进的嵌入原子方法势,用于描述不同应变和温度条件下的硅原子运动。此外,我们从分子动力学模拟中提取了声子态密度和色散曲线。这些数据用于考虑动力学理论方法的导热系数的直接计算。比较分子动力学和动力学理论模拟结果作为应变和温度的函数,使我们能够研究影响应变硅热导率的不同因素。
2019-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fast kinetic Monte Carlo simulation of strained heteroepitaxy in three dimensions
介绍了基于球-弹簧格子模型的三维应变异形肽形态演化的加速算法。我们得到确切的格林函数形式主义的边界值在相关的晶格弹性问题。通过采用超粒子表面粗化近似,进一步提高了计算效率。模拟表面扩散的原子跳跃采用多步接受-拒绝算法进行采样。它利用快速估计的原子弹性能量从广泛的表列值调制的局部应变。参数控制接受-拒绝算法的准确性和效率之间的折衷。
2008-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Mechanical strain in capped and uncapped self-assembled Ge/Si quantum dots
在这项研究中,我们数值计算的空间分布的机械应变的自组装锗(Ge)量子点(QD)生长在硅(Si)衬底上。虽然这一主题已被详尽的研究,有趣的功能还没有被解释,甚至在文献中提到。我们研究了帽层的影响,考虑两种情况:帽量子点(其中Si帽是目前以上的Ge量子点)和uncapped量子点(其中没有Si是目前以上的Ge量子点)。我们观察到,与未加帽的量子点相比,加帽量子点中的Ge更紧张。这种预期的效果归因于来自Si帽层的附加张力。然而,对于Si衬底,情况相反,在未覆盖的QD中,其应变更大,因为在这种情况下,Ge层的应变更小。我们还计算了电子和空穴的带边排列。
2015-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
How kinetics drives the two- to three-dimensional transition in semiconductor strained heterostructures: the case of InAs/GaAs(001)
用原子力显微镜研究了InAs/GaAs(001)异质结构中的二维到三维生长转变。三维量子点密度的动力学证据两个过渡阈值在1.45和1.59 ML的InAs覆盖,对应于两个独立的家庭,小和大。基于标度分析,这些家庭的特点是不同的聚集机制,涉及的临界核尺寸的变化。值得注意的是,小的产生了丰富的“单体”通过阶梯边缘的侵蚀,有利于大的爆炸成核。
2005-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Off-lattice Kinetic Monte Carlo simulations of strained heteroepitaxial growth
本文讨论了一种非格点、连续空间的动力学蒙特卡罗(KMC)算法,并将其应用于应变异质外延晶体生长的研究。作为一个出发点,我们研究了一个简化的(1+1)维的情况下,原子间的相互作用由简单的对势。该模型表现出在一个特征膜厚的应变诱导的失配位错的外观。在我们的模拟中,我们观察到这个临界厚度的晶格失配的幂律依赖性,这是与半导体化合物的实验结果相一致。我们还研究了应变诱导的多层岛或“点”的出现在所谓的Stranski-Krastanov(SK)生长模式的吸附物润湿层。在特征动力学膜厚度,从单层到多层岛的过渡发生。我们讨论的SK转变的微观原因和它的依赖模型参数,即晶格失配,生长速率和衬底温度。
2004-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Self-assembly of quantum dots: effect of neighbor islands on the wetting in coherent Stranski-Krastanov growth
研究了无位错三维岛阵列对均匀应变润湿层的润湿作用。该阵列被模拟为1+1维的岛屿链。研究发现,润湿性与阵列的密度、相邻岛的尺寸分布和形状有关。讨论了在相干Sttranski-Krastanov模式下生长的量子点自组装的影响。
2004-06-25 cond-mat.mtrl-sci
3D Nanostructures on Ge/Si(100) Wetting Layers: Hillocks and Pre-Quantum Dots
亚临界Ge润湿层(WL<3.5 ML)的退火引发3D纳米结构的形成,其形状和取向由WL厚度确定,因此与应变能直接相关。这些纳米结构的出现,小丘和前量子点,研究了扫描隧道显微镜。在350 ℃下沉积的润湿层最初在纳米尺度上是粗糙的,并经历渐进的转变和平滑,直到T>460 C空位线和2xn重构被观察到。然后,亚稳态Ge润湿层(WL)塌陷以形成3D纳米结构,其形态由WL厚度控制:首先,对于薄润湿层形成具有婚礼蛋糕型结构的小丘,其中台阶边缘平行于<110>方向,而{105}-刻面结构,所谓的前量子点(p-QD),由较厚的层形成。润湿层厚度和因此失配应变能控制结构的类型。小丘和p-QD区域之间的交叉厚度在1.6和2.1 ML之间。小丘具有比p-QD更大的横向尺寸和体积,并且p-QD是非常小的量子点,其宽度下限为10 nm。我们的工作为控制弹性应变Ge/Si系统中纳米结构的形貌和尺寸开辟了一条新的途径。关键词:量子点,Sttranski-Krastanov,外延,应变层,扫描隧道显微镜
2016-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Dot Self-assembly in Growth of Strained-Layer Thin Films: a Kinet ic Monte-Carlo Study
我们使用蒙特卡罗模拟来研究沉积在晶格失配衬底上的半导体薄膜生长过程中的岛的形成。已知岛以大约一个原子的临界核成核并二维生长,直到它们达到临界尺寸s $_c$,此时有利于岛变成三维。我们调查的机制,这种过渡从二维(2D)到三维(3D)的增长。在具有临界尺寸s $_{c}$的2D岛的边缘处的原子由于应变而变得可移动,并且被提升到下一级。所得岛的边缘原子保持高度应变,并快速连续地被提升到更高的层。这种消耗过程是迅速的,并发生在一个明确界定的岛屿大小。我们讨论了为什么这会导致在高度失配的异质外延中自组装量子点中看到的均匀性
2000-01-11 cond-mat.mtrl-sci
The equilibrium shape of InAs quantum dots grown on a GaAs(001) substrate
推导了GaAs(001)衬底上外延生长的应变InAs量子点的平衡形状与体积的关系。在密度泛函理论中计算了InAs的表面能,并采用连续介质方法计算了弹性弛豫能.
1996-07-19 cond-mat.mtrl-sci mtrl-th
Inhomogeneous low temperature epitaxial breakdown during Si overgrowth of GeSi quantum dots
研究了非均匀应变硅盖层的低温外延击穿。通过在相干应变GeSi量子点表面上生长Si薄膜,我们区分了表面粗糙度、应变和生长取向对外延击穿机制的影响。使用原子力显微镜和高分辨率的横截面透射电子显微镜,我们发现,虽然局部晶格应变高达2%的影响可以忽略不计,生长在较高的折射率方面,如{113}显着降低了局部击穿厚度。纳米级的生长丘的形成观察以上所有的小平面取向。由于扩散长度直接取决于表面取向,我们涉及到特定的生长面的低温稳定性和动力学限制的生长丘的平均尺寸的外延厚度的变化。
2011-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Equilibrium Shape of Quantum Dots
在异质外延生长的晶格失配材料的过程中形成的无位错的三维岛已被观察到实验的几种材料系统。与均匀应变膜相比,岛的平衡形状由岛的表面能和弹性弛豫能之间的竞争决定。作为一个例子,我们认为实验深入研究的GaAs(001)衬底上的InAs量子点的生长,推导出作为岛体积的函数的平衡形状。为此目的,InAs的表面能已被计算内密度泛函理论,和一个连续的方法已被应用到计算的弹性弛豫能。
1996-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Growth kinetics effects on self-assembled InAs/InP quantum dots
通过改变生长动力学参数,证明了MOVPE生长的InAs/InP量子点系综的形貌和光发射特性的系统操纵。在相对较高的生长速率和低生长温度的非平衡条件下,量子点密度、它们的平均尺寸以及因此峰值发射波长可以通过相对于生长通量改变表面扩散的效率(由生长温度确定)来调节。我们进一步观察到,对于在不同条件下生长的样品,如果归一化到平均高度,则量子点高度的分布几乎可以塌陷到单个高斯曲线上。
2005-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetry in self-assembled quantum dot-molecules made of identical InAs/GaAs quantum dots
我们发现,由两个相同的,垂直堆叠,应变InAs/GaAs自组装点的双原子点分子表现出不对称的单粒子和可能粒子波函数。单粒子波函数的不对称性是由于应变的不均匀性,而多粒子波函数的不对称性是由相关诱导局域化引起的:最低的单重态$^1Σ_g$和三重态$^3Σ$表明两个电子各自位于分子内的不同点上,对于下一个单重态$^1Σ_u$,两个电子都位于同一个(底部)点上,点间间隔为$d>$ 8 nm。发现单重态-三重态分裂在点间间隔$d$ =9 nm时为$\sim 0.1$ meV,对于$d$ =4 nm时为100 meV,其数量级大于在大(50 - 100 nm)静电限制点中发现的几个meV。
2005-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence pressure coefficients of InAs/GaAs quantum dots
采用原子经验赝势方法,在“体能带的应变线性组合”方法下,计算了17个不同量子点形状、尺寸和合金化分布的自组装InAs/GaAs量子点的带隙压力系数.我们的研究结果证实了实验观察到的显着减少的带隙压力系数从散装值。我们发现,非线性压力系数的体InAs和GaAs是负责这些减少。我们还发现了一个粗略的普遍的压力系数与带隙的关系,同意定量与实验结果。我们发现GaAs上电子波函数的百分比与量子点的带隙和压力系数之间存在线性关系。这些线性关系可以用来得到电子波函数的信息。
2004-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Modeling and Simulation of Strained Heteroepitaxial Growth
我们引入了一个非晶格模型与连续的粒子距离和对潜在的相互作用,它允许应变异质外延生长的动力学蒙特卡罗(KMC)模拟装置的有效模拟。我们详细讨论了应用我们的模型模拟三个重要的应变弛豫机制:第一,在应变吸附膜的失配位错的形成进行了研究。我们发现一个幂律失配依赖的临界层厚度,与各种实验研究。第二,我们研究了自组装岛形成在一个薄的吸附物润湿层(Stranski-Krastanov生长)。我们表明,增加的扩散障碍的基板上是一个可能的动力学原因形成一个稳定的润湿层。岛的形成可以归因于吸附物材料的部分弛豫,其影响吸附物颗粒的扩散屏障。岛的尺寸和密度的失配,温度和粒子通量的依赖性是在良好的定性协议与金属有机气相外延实验。最后,我们认为表面合金化是多组分体系中的应变弛豫机制。平衡模拟表明,绑定和应变能之间的竞争产生规则的条纹图案。在非平衡条件下,我们发现斑图形成以及实验观察到的岛屿分歧。与格子气模型的比较表明,条纹的形成可以完全是由于动力学效应,但错配是必不可少的表面结构的分枝和稳定。
2004-10-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Prediction of a Strain Induced Conduction Band Minimum in Embedded Quantum Dots
独立式InP量子点先前已经在理论上和实验上被证明在大范围的实验可达尺寸上具有直接带隙。我们证明,当这些点相干嵌入在一个GaP势垒材料,量子限制与相干应变的影响表明,将有一个临界直径的点(60),上面的点是直接的,类型I,和低于它是间接的,类型II。然而,系统中的应变会产生另一种具有更低能量的导电状态,其中电子位于InP点和GaP势垒之间的界面处的小口袋中。由于这种导电状态是GaP X_1c-衍生的,最高占据价态是InP,γ-衍生的,基本跃迁被预测为在实空间和倒易空间("II型“)中对于所有点尺寸都是间接的。这种效应是应变点所特有的,在独立点中不存在。
1998-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Island, pit and groove formation in strained heteroepitaxy
我们研究了应变异质外延薄膜的形态演变,在三维动力学蒙特卡罗方法。问题的弹性部分使用格林函数方法。孤立的岛屿下观察到的沉积速率慢的沉积条件相比,本征表面粗糙化率。它们在高温和低温情况下分别为半球形和截锥形。在高温下退火的膜导致形成紧密堆积的岛屿与不稳定性理论一致。在低温下,凹坑通过逐层成核机制形成,随后发展成凹槽。
2005-01-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Electrical manipulation of an electronic two-state system in Ge/Si quantum dots
我们计算了应变自组装Ge/Si量子点的电子态,为电学控制提供了一个方便的两态系统。局域在量子点的顶点处的电子状态与局域在量子点的基部处的状态几乎简并。小的电场将电子基态从顶点局域化转变为基极局域化,这允许对点的电子、光学和磁性进行灵敏的调谐。作为一个例子,我们描述了两个Ge/Si点之间的自旋-自旋耦合如何通过在顶点和基极之间移动单个点的电子基态来非常灵敏地控制。
2009-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Efficiency Limit of Intermediate Band AlxGa1-xAs Solar Cell Based on AlyGa1-ySb Type-II Quantum Dots Embedded Outside of the Depletion Region
中间带(IB)电池是Luque和Marti在1997年提出的高效太阳能电池的概念。IB概念使用双光子吸收的非线性效应,该非线性效应通过这种光子的集中来增强,用于在单p-n结电池中产生额外的光电流。在这项理论工作中,我们证明了自组织应变II型AlyGa 1-ySb量子点在IB GaAs太阳能电池中的重要作用。
2012-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light-hole states in a strained quantum dot: numerical calculation and phenomenological models
从数值解的6带\textbf{k.p}描述的晶格失配的椭圆形量子点位于纳米线内,包括自旋塞曼效应与值适当的稀磁半导体,我们提出和测试的重空穴,轻空穴和激子状态的内置应变的效果的唯象模型。我们测试的有效性和限制的描述限制在一个($Γ_8$)四重基态,我们证明了光空穴态与光空穴激发态的相互作用的作用。我们发现,内建的轴向应变不仅定义了基态的重空穴或轻空穴的特征,而且还将轻空穴态与分裂带的态显著混合:即使对于大到1 eV的自旋轨道能量,该混合也会引起诸如自旋值和各向异性、振子强度和电子-空穴交换等性质的一阶修改,为此,我们将描述扩展到光空穴激子。CdTe/ZnTe量子点主要用作测试案例,但我们讨论的概念适用于许多异质结构,从不匹配的II-VI和III-V量子点和纳米线,III-V纳米结构提交到施加的应力和硅纳米器件甚至更小的残余应变。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles studies of kinetics in epitaxial growth of III-V semiconductors
我们演示了如何使用密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算可以应用于深入了解分子过程,规则的物理材料加工。具体而言,我们研究了砷化合物半导体的分子束外延(MBE)。对于GaAs在GaAs(001)上的同质外延,提出了一个生长模型,该模型建立在对β 2重构GaAs(001)表面上的分子过程的DFT计算结果的基础上,包括吸附、脱附、表面扩散和成核。动力学蒙特卡罗模拟的基础上计算的能量使我们能够模拟分子束外延生长GaAs的Ga和As_2的原子细节。模拟结果表明,岛形核是由As_2分子与表面Ga原子的反应控制的。分析表明,标准成核理论中岛密度随生长温度变化的标度律不适用于GaAs外延。我们还讨论了InAs在GaAs(001)衬底上的异质外延,并报道了In在应变GaAs衬底上扩散的第一性原理DFT计算。特别是,我们解决异质外延应变的相干应变InAs岛的生长动力学的影响。发现岛周围的应变场导致从衬底向岛的材料传输减慢,从而有助于实现更均匀的岛尺寸。
2002-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Step by step capping and strain state of GaN/AlN quantum dots studied by grazing incidence diffraction anomalous fine structure
报道了利用互补反常衍射技术对小尺寸嵌入式纳米结构的研究。GAN量子点(QD),生长的分子束外延在一个修改的Stranski-Krastanow模式,研究了应变和局部环境,作为AlN盖层厚度的函数,通过掠入射异常衍射。也就是说,X射线光子能量在Ga吸收K边缘上被调谐,这使得衍射具有化学选择性。测量\textit{hkl} -扫描,接近AlN(30-30)布拉格反射,在几个能量横跨Ga K-边缘,允许提取Ga部分结构因子,从其推导出GAN量子点的面内应变。从固定的Q能量依赖的衍射强度谱,测量对应于平均面内应变状态的量子点的衍射选择的等应变区域,关于组合物和面外应变的定量信息已经获得。我们恢复了点中的面内和面外应变。与赝晶层中的双轴弹性应变的比较表明了过应变状态的趋势。
2005-12-06 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of self-assembled InAs/Gas(001) quantum dots grown by growth-interrupted molecular beam epitaxy
采用分子束外延方法在GaAs(001)表面连续和间断生长两种模式下生长的InAs量子点(QDs)具有准三维(Q3D)和三维量子点两大类,其体积密度的演化可用速率方程动力学模型定量描述.小Q3D量子点的体积密度随时间呈指数下降,而大量子点的单点平均体积随着Ostwald熟化而增加。生长的动力学涉及准3D到3D量子点的转化率由超应力和润湿层吸附原子的参与。数据分析排除了准3D QD是由于生长后的低效冷却而导致的非本征表面特征。
2008-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth-surfactant-induced growth and structure of InAs/GaAs(110) quantum dots
本文研究了分子束外延生长的InAs量子点在GaAs(110)衬底上的自组装和结构。在InAs沉积过程中添加Bi助熔剂将InAs的生长模式从二维(2D)Frank-van der Merwe改变为Stranski-Krastanov,导致在表面上形成三维(3D)InAs岛。此外,将静态InAs 2D层暴露于Bi诱导应变层重排成3D岛。我们探讨了这两种生长方法的InAs厚度和Bi通量的变化的影响,观察在这两种情况下的3D岛形成的临界厚度。用高分辨率透射电子显微镜对(110)InAs量子点的表征表明,通过Stranski-Krastanov模式生长的较大岛屿是塑性弛豫的,而通过按需方法生长的小岛是相干的。沿[1-10]方向的应变弛豫是通过90度纯刃位错实现的,其中位错线沿[001]延伸。相反,沿[001]的应变消除是通过60度错配位错。这种行为与平面(In,Ga)As/GaAs(110)层的观察结果一致。这些结果说明了表面活性剂Bi如何能够在通常不发生量子点形成的地方引发和控制量子点形成。
2019-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of Zn_{1-x}Mn_xTe/ZnTe multiple-quantum wells and quantum dots by below-bandgap photomodulated reflectivity
采用电子束光刻和Ar+离子束刻蚀的方法,在4种不同阱宽(4 nm、6 nm、8 nm和10 nm)的Zn_{0.93} Mn_{0.07} Te/ZnTe多量子阱结构上制备了直径为200 nm的大面积高密度量子点图形.然后在10 K下记录量子点样品和母体异质结构的带隙以下光调制反射率光谱,并拟合光谱以提取每个样品中激子跃迁的线宽和能量位置。拟合的结果进行比较,其中考虑到在样品中的不同应变状态的过渡能的计算。我们表明,纳米纤维工艺的主要影响是在量子点样品的应变状态的变化相比,父异质结构。的量子点支柱原来是独立的,而异质结构是在一个很好的近似应变的ZnTe晶格常数。点的横向尺寸使得不期望或观察到额外的限制效应。
1997-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Relaxation properties of the quantum kinetics of carrier-LO-phonon interaction in quantum wells and quantum dots
分析了半导体量子阱和量子点中光激发载流子与LO声子相互作用的时间演化。两个完整的两次格林函数形式主义和一次近似提供的广义Kadanoff-Baym anomaly被认为是,为了比较他们的弛豫过程的描述。结果表明,两次量子动力学导致热化在所有检查的情况下,这是不是在中间耦合制度的一次方法的情况下,即使它提供了收敛到一个稳定的状态。热化判据是Kubo-Martin-Schwinger条件。
2006-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum-dot nucleation in strained-layer epitaxy: minimum-energy pathway in the stress-driven 2D-3D transformation
单层岛到双层岛的转换作为第一步的整体二维到三维(2D-3D)的转换中的连贯的Stranski-Krastanov模式的增长进行了研究的情况下,扩大和压缩overlayers。压缩的叠加层显示出类似成核的行为:伴随着变换过程的能量在一些临界原子数处显示出最大值,对于足够大的失配值来说,这个值很小,然后逐渐下降到变换的完成,由于过程的原子性而非单调。相反,能量变化扩大覆盖层增加到接近完成的转变,然后突然崩溃的单原子步骤的消失,产生低能量方面。这种转变只发生在具有强原子间键合的材料中。在拉伸应力下,较软的材料预计将主要以平面形态生长,直到引入失配位错,或者通过不同的机制转化为3D岛。它的结论是,相干的Sttranski-Krastanov增长在扩大覆盖层是不太可能比在压缩的动力学原因。
2005-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Off-lattice Kinetic Monte Carlo simulations of Stranski-Krastanov-like growth
本文采用非晶格动力学蒙特卡罗模拟,在简化的(1+1)维模型框架下研究了应变异质外延晶体的生长。我们修改后的Lennard-Jones系统显示了所谓的Sttranski-Krastanov生长模式:初始假晶生长结束后,突然出现的应变诱导的多层岛屿上的持久润湿层。
2003-07-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
High resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy of highly-strained quantum dot nanostructures
许多用于单光子源、探测器、光子学和量子计算的新的固态技术依赖于应变半导体纳米结构的制造。这些器件的成功开发在很大程度上取决于允许在纳米尺度上进行结构分析的技术。然而,常用的显微镜方法是破坏性的,导致所获得的结构信息与器件的电子和光学性质之间的重要联系丢失。替代的非侵入性技术,如光学检测的核磁共振(ODMMR),迄今证明是困难的半导体纳米结构,由于显着的应变引起的四极加宽的NMR光谱。在这里,我们开发了新的高灵敏度技术,移动ODMMR到一个新的制度,允许高分辨率光谱少至100000四极核自旋。通过将这些技术应用于单个应变自组装量子点,我们测量了应变分布和化学成分的体积被约束的电子。此外,应变引起的光谱展宽导致抑制核自旋磁化波动,从而延长自旋相干时间。新的ODNMR方法有可能被应用于非侵入性调查的范围广泛的材料超越单一的纳米结构,以及解决任务的理解和控制的核自旋在纳米尺度上,在量子信息处理的核心问题之一。
2011-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hole spin relaxation in [001] strained asymmetric Si/SiGe and Ge/SiGe quantum wells
在只考虑最低空穴子带的情况下,研究了[001]应变非对称Si/Si $_{0.7}$ Ge $_{0.3}$(Ge/Si $_{0.3}$ Ge $_{0.7}$)量子阱中空穴自旋弛豫.在六带Luttinger ${\bf k}\cdot{\bf p}$模型的框架下,采用子带Löwdin微扰法,在包含足够的基函数的情况下,得到了最低空穴子带的有效哈密顿量. Si/SiGe量子阱中的最低空穴子带是轻空穴态,Rashba自旋轨道耦合项与动量的关系是线性的和立方的;而Ge/SiGe量子阱中的最低空穴子带是重空穴态,Rashba自旋轨道耦合项仅与动量的关系是立方的。空穴自旋弛豫研究的全微观动力学自旋布洛赫方程的方法,与所有相关的散射考虑。发现空穴-声子散射很弱,这使得空穴-空穴库仑散射变得非常重要。Si/SiGe量子阱中的空穴系统一般处于强散射极限,而Ge/SiGe量子阱中的空穴系统既可以处于强散射极限,也可以处于弱散射极限。库仑散射导致在Si/SiGe量子阱中自旋弛豫时间的温度和空穴密度依赖性的峰值,位于简并和非简并制度之间的交叉点附近。然而,库仑散射导致Ge/SiGe量子阱中自旋弛豫时间的温度依赖性不仅有一个峰,而且有一个谷。(The由于篇幅限制,其余部分省略)。
2009-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Excitation Induced Dephasing in Semiconductor Quantum Dots
量子动力学理论用于计算半导体量子点中由于与连续态(诸如量子阱或润湿层)的库仑相互作用而引起的激发诱导的退相。结果表明,一个依赖于频率的展宽与非线性共振位移需要在这样的系统中的激发诱导的退相的微观解释,和激发诱导的量子点激子共振的退相是不同的量子阱和散装激子。
2004-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Symmetries in TEM imaging of crystals with strain
应变晶体的TEM图像经常表现出对称性,其来源并不总是清楚的。为了理解这些对称性,我们区分了成像过程本身产生的对称性和可能影响图像的夹杂物的对称性。对于成像过程,我们从数学上证明了强度在特定变换下是不变的。这些不变性与应变分布的特定性质的组合可以解释在TEM图像中观察到的对称性。我们使用量子阱和量子点等半导体纳米结构领域的选定示例来展示我们研究TEM图像对称性的方法。
2022-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Cross-hatch strain effects on SiGe quantum dots for qubit variability estimation
Sandia National Laboratories(桑迪亚国家实验室);Baylor University(贝勒大学);University of Milano-Bicocca(米兰比可卡大学);Eurofins EAG Materials Science(Eurofins EAG材料科学);University of Arkansas at Pine Bluff(阿肯色州立大学平布拉夫分校);Lawrence Semiconductor Research Laboratory, Inc.(劳伦斯半导体研究实验室有限公司);Purdue University(普渡大学)
本研究探讨了SiGe量子点中交叉刻痕应变对量子比特变异性的影响,通过实验和建模揭示了应变与界面粗糙度的关系,并提出改进生长条件以减少粗糙化。
2026-01-09 cond-mat.mtrl-sci
First-principles predictions of band alignment in strained Si/Si1-xGex and Ge/Si1-xGex heterostructures
Nanoacademic Technologies Inc.(纳米学术技术有限公司);McGill University(麦吉尔大学)
本文通过第一性原理密度泛函理论计算了Si/Si1-xGex和Ge/Si1-xGex异质结的价带和导带偏移,提供了解析拟合表达式,用于量子技术设备的设计。
2026-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Kinetic Arrest of a First Order Phase Transition
Ramakrishna Vivekananda Educational and Research Institute(拉马克里希纳·维韦卡南达教育与研究机构);Indian Institute of Technology Bombay(孟买印度理工学院);UGC-DAE Consortium for Scientific Research(UGC-DAE科学研究联盟)
本文提出了一种现象学理论,用于解释一阶相变的动能阻滞现象,以V₂O₃的莫特金属-绝缘体相变为例,通过定义与高温金属单斜畸变相关的序参量ϕ,将时间依赖的Ginzburg-Landau动力学映射到受杂质影响的Imry-Wortis景观,推导出通用的超越条件。
2026-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Quantum kinetic theory of phonon-assisted carrier transitions in nitride-based quantum-dot systems
采用载流子与LO声子相互作用的微观理论研究了氮化物基半导体量子点中的超快载流子动力学。结果表明,散射过程的效率直接与准粒子重整化。相互作用系统的电子态强烈修改的量子限制和极性耦合的综合影响。InGaN/GAN量子点典型的固有静电场不限制快速散射通道。
2006-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental straintronics in nanotube quantum dots
Concordia University(康科迪亚大学)
通过实验研究单壁碳纳米管量子点中的机械应变对量子输运的精确控制,展示了高达3%的可逆单轴应变下的大机械门控效应,并证实应变可定量调控能隙和掺杂。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Surface Driven Mn-Doping of Ge Quantum Dots - Mn-Interaction with the Ge QD{105} Facet and the Wetting Layer
用扫描隧道显微镜(STM)研究了Mn与{105}面为界的Ge量子点(QD)和(001)面为界的应变Ge润湿层(WL)的相互作用。Mn以亚单层浓度沉积在Ge QD和WL表面上,随后退火至400 ℃的温度。在退火过程中,用STM测量键合和表面形貌。Mn在Ge {105}面上形成平坦的岛,其形状和位置由再键合台阶重构引导。图像显示Mn-d带和Ge{105}面的空态的杂化。对QD上的Mn岛的统计分析产生对边缘位置的轻微偏好,而QD应变场不影响Mn岛。超小Mn团簇的形成在Ge(001)WL上占主导地位,这与未应变的Ge(001)表面的Mn相互作用形成对比。退火(<160 ℃)使WL上的Mn团簇保持不变,而Ge{105}面上的Mn岛经历成熟过程,随后是可归因于与Ge的混合开始的体积增益。这是支持的统计分析岛屿的体积和大小分布。提高退火温度(220- 375 ℃)导致Mn-表面扩散的快速增加,这由纳米尺寸簇的形成证明,其通过质量平衡分析被鉴定为锗化物Mn 5Ge 3。该反应伴随着原始Mn表面结构的消失,完成Mn去润湿。这项研究揭示了锰锗相互作用的细节,并证明了表面扩散作为一个决定因素在锰掺杂的锗材料的生长中的作用。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Self-assembling of Ge quantum dots in an alumina matrix
本文报道了在氧化铝基体中通过磁控溅射自组装形成有序的Ge量子点晶格,量子点尺寸小于4纳米,其参数可调,并利用动力学蒙特卡洛模型解释了自组装机制。
2025-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Determination of the critical growth rate and growth temperature for group-III elements segregation using two exchanges Kinetic Model
在III-V族化合物的分子束外延生长期间,III族元素的偏析导致非突变界面。量子阱、量子点和超晶格等结构中的成分不对称性又导致了非突变的电子能带排列,从而改变了这些量子结构的光电性质。我们用双交换动力学模型研究了不同生长参数下的III族原子浓度分布,确定了III族原子偏析小于10%的结构生长的临界生长温度和生长速率区。
2017-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Trion Formation Hampers Single Quantum Dot Performance in Silane-Coated FAPbBr3 Quantum Dots
University of Washington(华盛顿大学);University of Oxford(牛津大学);University of Colorado Boulder(科罗拉多大学博尔德分校);Helio Display Materials Limited(Helio Display材料有限公司)
研究发现硅烷涂层的FAPbBr3量子点在低温下因三重激子形成而性能下降,光稳定性较差。
2025-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Non-equilibrium gelation transition in a kinetic lattice gas model
我们考虑了一个格子气模型,它除了考虑原子间的正则近邻对相互作用外,还考虑了三原子组内的多体相互作用。这种相互作用出现在相干应变外延,最近被我们用来描述一些表面现象。利用蒙特卡罗模拟,我们表明,在二维模型在低温下表现出玻璃态行为,特别是,经历了凝胶化转变。我们认为,这个模型可能属于普遍性类的非平衡临界现象,也可能包括一些非晶格结构的玻璃化转变,提供这样一个类的存在。
2002-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Photocurrent Enhancement due to Spin-Exchange Carrier Multiplication in Films of Manganese-Doped 'Inverted' CdSe/HgSe Quantum Dots
研究通过Mn掺杂的倒置CdSe/HgSe量子点,利用Mn离子快速捕获热激子并发生自旋翻转弛豫,实现载流子倍增产生额外激子,从而在热载流子能量损失前高效利用其动能,促进光电流增强。
2024-12-20 cond-mat.mtrl-sci
Quantum dot self-assembly driven by a surfactant-induced morphological instability
在应变异质外延中,二维(2D)层可以表现出三维(3D)岛自组装的临界厚度,以增加的表面积为代价减轻失配应变。在这里,我们表明,这样的形态相变可以诱导按需使用表面活性剂。我们探索了Bi作为表面活性剂在GaAs(110)上生长InAs的过程,发现表面Bi的存在诱导了三维岛的Stranski-Krastanov生长,而没有Bi的生长总是有利于二维层的形成。将静态的两个单层厚的InAs层暴露于Bi快速地将该层转变成3D岛。密度泛函理论计算表明,Bi通过修改表面能降低了3D岛形成的能量成本。这些3D纳米结构表现为光学活性量子点。这项工作说明了表面活性剂如何能够使量子点自组装,否则它不会发生。
2017-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Lineshape Theory and Photon Counting Statistics for Spectral Fluctuations in Quantum Dots: a Lévy Walk Process
最近的实验观察发现,在单个半导体纳米晶体(或量子点)中存在两种不同的“奇怪的动力学行为”。在量子点中观察到的荧光强度在{ \it on}和{ \it off}时间均显示幂律统计。量子点的光谱扩散在逗留时间内也可用幂律统计描述。受这些实验观察的启发,我们考虑两个不同但相关的问题:(a)Kubo-Anderson振荡器的随机线形理论,其频率调制遵循幂律统计;(b)量子点的光子计数统计,其强度波动的特征在于幂律动力学。在第一个问题中,我们推导了线形公式的解析表达式,并与标准理论相比,发现了丰富的行为类型。例如,新的类型的共振和窄化行为已被发现。我们表明,线形是非常敏感的方式系统准备在时间$t=0$和讨论的平稳性问题。在第二个问题中,我们使用半经典光子计数统计来描述量子点发射光子计数的涨落。我们表明,光子计数统计问题可以映射到一个Lévy行走过程。我们发现异常大的波动,以前没有遇到的光子计数。特别是,我们表明,$Q$可能会增加的时间,即使在很长的时间限制。
2002-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
A Comprehensive Model of Nitrogen-Free Ordered Carbon Quantum Dots
我们提出并证明了一系列新的模型,以准确地确定无氮碳量子点(CQD)与有序石墨烯层状结构的光学性质。我们证实了我们的模型的结果对全方位的实验结果CQDs可从广泛的文献综述。该模型同样适用于不同尺寸的CQD和组成石墨烯片的基面中具有不同氧含量的CQD。我们证明,实验观察到的无氮CQD的蓝色荧光发射可以与石墨烯片的外围上的小氧化区域相关联,或者与限制在氧化石墨烯片的中心中的具有高对称性的sp2杂化碳的亚纳米非功能化岛相关联。发现功能化石墨烯片中心的较大和/或较不对称的非功能化区域是来自无氮CQD的绿色和甚至红色荧光发射的来源。我们还展示了一种方法来简化建模的讨论sp2-岛取代与等效应变多环芳烃。此外,我们表明,CQD的带隙(和光致发光)不依赖于石墨烯片的面外取向或sp2岛之间的间距。有利的是,我们提出的模型表明,没有必要涉及发光的多环芳香族分子(纳米石墨烯)与任意结构接枝到颗粒外围来解释在整个实验工作范围内观察到的CQD的光学现象过多。
2022-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
A one-dimensional model for the growth of CdTe quantum dots on Si substrates
最近的实验涉及通过热壁外延在Si(111)衬底上生长的CdTe薄膜,揭示了以前没有观察到的特征[S. O. Ferreira \textit{et al.},J. Appl. Phys. \textbf{93},1195(2003)]。该系统,它遵循Volmer-Weber生长模式与成核的隔离的3D岛小于一个单层的蒸发材料,描述了一个特殊的行为的量子点(QD)的尺寸分布。在这项工作中,我们提出了一个动力学沉积模型来重现这些新的功能。该模型,其中包括热激活的扩散和蒸发的CdTe,定性地再现了实验量子点的尺寸分布。此外,该模型预测的转变,从在较低的温度下的Sttranski-Krastanow生长模式的Volmer-Weber生长模式在较高的通过量子点的宽度分布的特征。
2006-01-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
A machine-learned kinetic energy model for light weight metals and compounds of group III-V elements
本文提出一种基于高斯过程回归的轨道自由密度泛函理论动能机器学习模型,面向轻金属及III-V族化合物,通过433种材料训练,在能量-体积曲线预测上优于线性与多项式回归,并证明纳入一元化合物对外推至二元和三元体系至关重要。
2024-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Generic role of the anisotropic surface free energy on the morphological evolution in a strained-heteroepitaxial solid droplet on a rigid substrate
基于自洽动力学模拟方法,系统研究了刚性基底上孤立固体小液滴在各向异性毛细力(表面刚度)和失配应力诱导的表面漂移扩散驱动下的自发演化过程.在这项工作中,我们研究了表面自由能各向异性的影响上的发展动力学的“斯特兰斯基-Krastanow”岛型形态。各向异性的表面自由能和表面刚度被广泛接受的三角函数处理。虽然,各种倾斜角和各向异性常数被认为是在模拟过程中,主要强调的是与表面亥姆霍兹自由能地形在二维空间中的旋转对称性的影响。我们的计算机模拟揭示了一个非常薄的润湿层的形成过程中的钟形的斯特兰斯基-Krastanow岛的发展,通过质量积累在中心区域的液滴通过表面漂移扩散。在强(反常)各向异性常数域中,我们证明了两种不同的形态模式的存在:i)初始余弦形液滴在一定各向异性常数阈值水平之上的完全稳定性,这是通过自发地轻微调整团簇的基底和高度实现的; ii)对于非常大的各向异性常数值,通过液滴在衬底表面上的扩散和聚结形成薄膜的Frank-van der Merwe模式。在模拟过程中,我们连续跟踪了形态(即,峰高、润湿层超出畴边界的延伸和三重结接触角)和系统的能量(与总应变和表面能变化相关的全局亥姆霍兹自由能变化)。
2010-10-26 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP