Bias-controlled spectral response in GaN/AlN single-nanowire ultraviolet photodetectors
我们提出了一个嵌入式GAN/AlN超晶格的GAN单纳米线紫外光电探测器的研究。异质结构的尺寸和掺杂分布被设计成这样一种方式，即正或负偏压的应用导致从GAN/AlN超晶格或从GAN基的光生载流子的收集的增强，分别由电子束-感应电流测量证实。在正/负偏压下，器件在紫外A（$\approx$ 330-360 nm）/ B（$\approx$ 280-330 nm）光谱窗口中显示出增强的响应。的结果是解释的光电流测量与扫描透射电子显微镜观察相同的单根纳米线，和半经典模拟的应变和能带结构在一个和三个维度的相关性。
2017-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Near-infrared intersubband photodetection in GaN/AlN nanowires
子带间光电子器件依赖于半导体异质结构中量子限制电子能级之间的跃迁，这使得能够在1-30 $μ$ m波长窗口中以皮秒响应时间进行红外（IR）光电探测。将纳米线作为活性介质可以实现对器件的电截面和光吸收截面的独立控制。此外，纳米线异质结构中的三维载流子限制为调整载流子弛豫时间开辟了新的可能性。然而，GaAs纳米线的结构缺陷和表面敏感性的产生，迄今阻碍了纳米线子带间器件的制备。在这里，我们报告的第一个演示子带间的光电探测在纳米线，使用GAN纳米线含有GAN/AlN超晶格吸收在1.55 $μ$ m。光谱光电流测量与8带k $\cdot$ p计算的电子结构的组合支持解释的结果，在这些极短的周期超晶格子带间的光电探测。我们观察到的光电流与入射照明功率的线性依赖关系，这证实了子带间过程的表面状态的不敏感性，并强调了具有大的表面体积比的架构是如何适合作为子带间光电探测器。我们的光电流特性的分析指出了路线的器件性能的改善。这是第一个基于纳米线的子带间光电探测器代表了一项技术突破，为强大的器件平台铺平了道路，该平台具有超快、超灵敏度光电探测器和具有更高热稳定性的高效量子级联发射器的潜力。
2019-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical properties of wurtzite GaN/AlN quantum dots grown on non-polar planes: the effect of stacking faults in the reduction of the internal electric field
研究了非极性GAN/AlN量子点的光发射特性。这些量子点内的堆垛层错的存在证明了在光致发光与温度和激发功率的依赖性。非极性量子点的电子结构和光学性质的理论模型，考虑到其现实的形状，提出了预测的内部电场的大幅减少，但持续的量子限制斯塔克效应，极性GAN/AlN量子点。模拟量子点内部的3单层堆垛层错的影响，其充当纤锌矿基质中的锌包合物，导致内部电场额外减少30%，并且更好地解释了观察到的光学特征。
2016-01-19 cond-mat.mes-hall
Coexistence of quantum-confined Stark effect and localized states in an (In,Ga)N/GaN nanowire heterostructure
我们分析了单一的GAN纳米线与（In，Ga）N插入使用显微光致发光和阴极发光光谱的发射。的发射光谱是由一个绿色的发光带，强烈的蓝移与激发密度增加为主。结合有限元模拟的结构，以获得压电极化，这些结果表明，我们的（In，Ga）N/GAN纳米线异质结构的量子限制斯塔克效应。在光谱中，这不与激发密度移位的其他尖锐的峰，是由于在三元（In，Ga）N合金的成分波动所创建的本地化状态的发射。
2011-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Radial Stark effect in (In,Ga)N nanowires
研究了用分子束外延技术在Si衬底上生长的低In含量（x<0.2）的非故意掺杂和Si掺杂的In $_x$ Ga $_{1-x}$ N纳米线的发光特性。在300 K下观察到的发射带从无意掺杂的样品是集中在低得多的能量（800毫电子伏）比预期的X-射线衍射法和能量色散X-射线光谱测量的In含量。这种差异源于纳米线侧壁处费米能级的钉扎，这引起强径向内建电场。内置的电场与（In，Ga）N合金固有的成分波动的组合诱导空间直接和间接复合通道之间的竞争。在高温下，纳米线核心的电子与靠近表面的空穴重新结合，无意掺杂的纳米线的发射表现出数百meV的斯塔克位移。空间直接和间接跃迁之间的竞争进行了分析，作为一个函数的温度与各种Si浓度的样品。我们认为径向斯塔克效应是导致（In，Ga）N纳米线在整个可见光范围内的宽带吸收的原因，这使得这些纳米结构成为太阳能应用的一个有前途的平台。
2017-06-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanometre scale monitoring of the quantum confined stark effect and emission efficiency droop in multiple GaN/AlN quantum disks in nanowires
我们报告了一个详细的研究的强度依赖的光学性质的单个GAN/氮化铝量子阱（QOLD）嵌入到GAN纳米线（NW）。在扫描透射电子显微镜（STEM）中用高空间分辨率阴极发光（CL）研究了QNO 3的结构和光学性质。通过用纳米级电子束以跨越3个数量级的电流激发量子阱，观察到光发射中的强非线性（能量偏移）。特别是，我们发现，能量转移的量取决于发射率和QDisk形态（大小，沿NW和壳厚度的位置）。对于较厚的量子点（> 4 nm），随着量子点发射强度的增加，量子点发射能量发生蓝移。这被解释为量子阱内部入射电子束激发的载流子密度增加的结果，其屏蔽了内部电场，从而降低了这些量子阱中存在的量子限制斯塔克效应（QCSE）。对于更薄的QCSE（<3 nm），蓝移几乎不存在，与在这样的尺寸下可忽略的QCSE一致。对于中等大小的QCSE，存在一个电流阈值，高于该阈值，能量转移，标志着从未屏蔽到部分屏蔽的QCSE的过渡。从阈值，我们估计的寿命在未屏蔽的制度。这些观察结果表明，与直觉相反，高能量的电子最终可以表现为单个电子空穴对发生器。此外，当我们将电流从1 pA增加到10 pA时，发光效率下降超过一个数量级。这种发光效率的降低是在氮化物基2D发光二极管中观察到的效率下降的表现，这是一种暂时归因于俄歇效应的现象。
2016-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effect of the nanowire diameter on the linearity of the response of GaN-based heterostructured nanowire photodetectors
纳米线光电探测器的研究，因为它们与灵活的电子产品的兼容性，或用于实现芯片上的光学互连。这种器件的特点是光电流增益很小，但其光响应与光功率呈次线性关系。在这里，我们提出了一个单纳米线光电探测器显示线性响应紫外线照明的研究。它们的结构由结合AlN/GAN/AlN异质结构的GAN纳米线组成，其产生内部电场。的异质结构的活动被证实的整流行为的电流-电压特性在黑暗中，以及由光响应的幅度和线性的不对称性。在反向偏置（GAN帽部分上的负偏置）下，当纳米线直径低于特定阈值（$\approx$ 80 nm）时，检测器与撞击光功率线性地表现，这对应于由于侧壁处的费米能级钉扎而导致的纳米线茎的总耗尽。在只有部分耗尽的纳米线的情况下，它们的非线性是由它们的中心导电通道的直径在照明下的非线性变化来解释的。
2019-04-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain distribution in GaN/AlN superlattices grown on AlN/sapphire templates: comparison of X-ray diffraction and photoluminescence studies
本研究通过X射线衍射、光致发光和透射电子显微镜技术，系统研究了GaN/AlN超晶格中应变随阱/势垒厚度的变化规律，发现应变随厚度增加而减小，并利用密度泛函理论成功解释了量子限制斯塔克效应导致的发光峰能量降低。
2025-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface roughness and thermal conductivity of semiconductor nanowires: going below the Casimir limit
通过明确考虑表面粗糙度在原子水平上，我们定量地表明，硅纳米线的热导率可以低于Casimir的经典极限。然而，这种违反仅发生在深表面降解。对于浅的表面粗糙度，Casimir公式示出产生一个很好的近似的声子平均自由程和导电性，即使对于纳米线直径薄至2.22 nm。我们的粗糙度散射的确切治疗是在与以前提出的微扰方法，这被发现高估了一个数量级的散射率形成鲜明对比。所获得的结果表明，一个完整的理论理解一些以前发表的实验结果仍然缺乏。
2011-03-18 cond-mat.mes-hall
Mechanism behind the switching of current induced by a gate field in a semiconducting nanowire junction
我们提出了一个新的轨道控制模型来解释半导体PbS纳米线结中的门场诱导电流开关。一个单粒子散射形式主义结合后验密度泛函的方法，涉及混合功能是用来研究电子电流，第一和更高阶的斯塔克效应明确地处理在我们的模型。我们的计算表明，阈值栅电压后，轨道混合产生的P-组件在参与轨道的S原子。这导致层间轨道相互作用，其允许电子沿着沟道轴离域。在PbSe纳米线结中也发现了类似的特征，这表明该模型可以普遍地用于解释铅-硫族化物纳米线结中的栅场诱导电流开关。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall
Absence of quantum-confined Stark effect in GaN quantum disks embedded in (Al,Ga)N nanowires grown by molecular beam epitaxy
平面（Al，Ga）N基深紫外发光二极管的几个关键问题可以通过利用纳米线异质结构来克服，表现出高的结构完美性和改善的光提取。本文研究了用等离子体辅助分子束外延方法在Si（111）衬底上生长的GAN/（Al，Ga）N纳米线系综的自发发射。纳米线包含嵌入在长（Al，Ga）N纳米线段中的单个GAN量子盘，这对于有效的光提取至关重要。这些量子盘被发现在出乎意料的高能量下表现出强烈的发射，即显著高于GAN带隙，并且几乎与盘的厚度无关。深入调查的实际结构和组成的纳米线揭示了自发形成的Al梯度沿和跨纳米线，导致在一个复杂的核/壳结构与Al缺乏的核心和富铝壳连续变化的Al含量沿整个长度的（Al，Ga）N段。这种沿纳米线生长轴的组成变化引起壳的极化掺杂，导致盘中的简并电子气，从而屏蔽内置电场。高载流子密度不仅导致出乎意料的高跃迁能量，而且辐射寿命仅弱地依赖于温度，导致GAN量子盘的相对高的内部量子效率直到室温。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Suppression of the overlap between Majorana fermions by orbital magnetic effects in semiconducting-superconducting nanowires
我们研究的解析和数值的作用所造成的轨道效应的磁场施加沿轴的半导体Rashba纳米线的拓扑制度托管马约拉纳费米子。我们证明了轨道效应可以有效地考虑在一个一维模型中，通过移动的化学势，从而修改拓扑标准。我们专注于两个马约拉纳费米子在有限的纳米线之间的能量分裂，并发现一个惊人的轨道和塞曼效应之间的相互作用，这种分裂。在强自旋轨道相互作用的限制下，我们发现制度的振荡分裂的幅度保持不变，甚至衰减与增加磁场，在形成鲜明对比的情况下，通常研究的轨道效应的磁场被忽略。这些振荡的周期被发现在许多参数制度几乎是恒定的。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Molecular Beam Epitaxy of Al$\mathrm{_{1-x}}$Sc$\mathrm{_{x}}$N Nanowires: Towards Group-III Nitride Piezoelectric Nanogenerators with Enhanced Response
Universit\'e Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut N\'eel, 38000 Grenoble, France；Universit\'e Côte d’Azur, CRHEA, CNRS, 06905 Sophia-Antipolis Cedex, France
本研究通过分子束外延制备Al$_{1-x}$Sc$_{x}$N纳米线，将其集成到压电纳米发电机中，实现比体相AlN更高的压电响应，并通过有效介质建模提出高效能量收集器的设计原理。
2026-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tuning of the Quantum-Confined Stark Effect in Wurtzite $[000\bar{1}]$ Group-III-Nitride Nanostructures by the Internal-Field-Guarded-Active-Region Design
最近，我们提出了一种非传统的方法[所谓的内场保护有源区设计（IFGARD）]，用于消除极性半导体异质结构中晶体极化场诱导的量子限制斯塔克效应（QCSE）。在这项工作中，我们证明了通过显微光致发光技术的成功调谐以及消除强极性$[000\bar{1}]$纤锌矿GAN/AlN纳米盘的QCSE，同时减少激子寿命超过两个数量级。基于IFGARD的QCSE消除与任何特定晶体生长程序无关。此外，所利用的纳米线的锥形几何形状（其嵌入所研究的IFGARD纳米盘）有利于量子限制和QCSE诱导的发射能量偏移之间的实验区分。由于IFGARD，这两种效应变得独立适应。
2017-07-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Nanoscale spin rectifiers controlled by the Stark effect
单电子的轨道和自旋状态的控制是量子信息处理、新颖检测方案的关键成分，并且更一般地，与自旋电子学非常相关。双量子点（DQD）中的库仑和自旋阻塞（SB）使先进的单自旋操作成为可能，即使对于足够小的器件，这种操作也适用于室温应用。然而，到目前为止，在亚开尔文温度下观察到DQD中的自旋操作，一个关键原因是缩放DQD系统，同时保持对单个点的独立场效应控制是非常具有挑战性的。在这里，我们表明，量子限制斯塔克效应允许一个独立的地址的两个点只有5 nm的距离，而不需要对齐的纳米尺寸的局部门控。因此，我们展示了一种可扩展的方法来完全控制DQD设备，无论其物理大小。在本实施例中，我们显示了InAs/InP纳米线（NW）DQD，显示实验可检测的SB高达10 K。我们还报告和讨论了一个意想不到的重入SB提升作为一个函数的磁场强度。
2015-12-09 cond-mat.mes-hall
A strain-tunable quantum dot embedded in a nanowire antenna
我们展示了一个弹性可调的自组装量子点的纳米线天线，发射单光子的分辨率有限的光谱线宽。单光子器件由嵌入在自上而下制造的纳米线波导中的单个量子点组成，该纳米线波导集成到压电致动器上。非共振激发导致静电（波动）电荷可能在纳米线表面，造成直流斯塔克位移（不均匀加宽）;低激发功率，没有观察到的效果和分辨率有限的线宽获得。尽管在高纵横比纳米线显着的应变场弛豫，我们实现了高达1.2毫电子伏的调谐点的跃迁能量。具有高亮度、分辨率受限线宽和波长可调谐性的单光子源是未来量子技术的希望所在。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Carrier Confinement in GaN/AlGaN Nanowire Heterostructures for 0 < x <= 1
分析了Al浓度在x = 0.08和1之间时GAN/AlGaN纳米线中GAN纳米盘的三维载流子限制及其对光致发光特性的影响。通过高分辨率透射电子显微镜的结构分析揭示了横向AlGaN壳的存在下，由于组成依赖的横向生长速率的屏障材料。的结构特性被用作输入参数的三维数值模拟的限制，这表明AlGaN壳的存在下，被认为是解释所观察到的依赖关系的发射能量上的Al浓度的障碍。模拟显示，x ~ 30%的发射能量的最大值被分配给最小的横向应变梯度，因此在纳米盘中的最低径向内部电场。势垒中较高的Al浓度导致高径向电场，其可以克服激子结合能并导致发射强度显著降低。采用不同Al浓度下高度为1.2 nm ~ 3.5 nm的纳米线样品研究了极化诱导轴向内电场对光致发光特性的影响。与GAN/AlGaN量子阱结构相比，量子限制斯塔克效应的影响显著降低，这归因于异质界面处失配位错的形成，这削弱了内部电极化的强度场。
2011-09-15 cond-mat.mes-hall
Emergence of an upper bound to the electric field controlled Rashba spin splitting in InAs nanowires
Rashba自旋-轨道耦合强度（$α_R$）的实验评估是相当间接的，涉及测量磁输运的自旋弛豫长度，以及弱反局域化模型。然而，对纳米线中自旋弛豫长度的分析使$α_R$的实验评估变得模糊，并导致人们普遍认为它可以用电场自由调谐--这是自旋电子学的一个中心租户。在这里，我们报告的$α_R$导致原子计算的自旋能带结构的InAs纳米线应用电场-一个直接的方法，不需要自旋弛豫理论的直接理论。令人惊讶的是，我们发现一个{ \it上限}的电场可调Rashba自旋分裂和随之而来的$α_R$ ;对于InAs纳米线，$α_R$被钉扎在约170毫电子伏特，无论所施加的电场强度。我们发现，这种钉扎是由于量子限制斯塔克效应，不断减少纳米线的带隙与外加电场，最终导致带隙关闭和自由载流子的密度相当大的增加。这又导致强屏蔽，其防止纳米线内施加的电场进一步增加超过InAs纳米线的约200 kV/cm。因此，栅极电压的进一步增加将不会增加$α_R$。这一发现阐明了纳米线Rashba SOC中预期的物理趋势以及纳米尺寸和电场所扮演的角色。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Metallization and proximity superconductivity in topological insulator nanowires
由拓扑绝缘体（TI）纳米线与超导层接近构成的异质结构提供了实现拓扑超导性和相关的马约拉纳束缚态（MBS）的有希望的途径。在这里，我们研究这样的一个$s$波超导体和TI纳米线之间的薄层耦合所造成的影响。我们发现，有一个独特的现象所产生的金属化状态的TI纳米线的超导体。在强耦合限制，需要诱导一个大的超导配对电位，我们发现，金属化的结果在TI纳米线的子带（$\sim 20$毫电子伏）的移位，以及它导致一个小的减少子带间隙的大小打开的磁场平行于纳米线轴。令人惊讶的是，我们发现TI纳米线中的金属化效应也是有益的。最值得注意的是，与超导体的耦合在靠近与超导体的界面的TI纳米线的部分中引起电势，这破坏了反转对称性并且在有限动量下提升了子带内的状态的自旋简并性。因此，与超导体的耦合可以产生或增强子带分裂，这是实现拓扑超导性的关键。这与半导体形成鲜明对比，在半导体中，金属化效应总是减少由自旋轨道耦合引起的等效子带分裂。我们还发现，在某些几何形状的金属化效应可以减少所需的临界磁进入拓扑阶段。我们得出结论，与半导体不同，TI纳米线中发生的金属化效应可以相对容易地减轻，例如通过修改所附超导体的几何形状或通过补偿TI材料。
2022-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Robust topological superconductivity in weakly coupled nanowire-superconductor hybrid structures
我们研究了自旋轨道耦合半导体纳米线和传统的$s$波超导体之间的耦合对在外加磁场中出现具有Majorana束缚态的拓扑超导相的作用。我们表明，当耦合是强的，拓扑相变点是非常敏感的超导体的大小，为了达到拓扑相是需要一个强大的磁场，这很容易是有害的超导性。此外，诱导的能隙分离的马约拉纳束缚态和其他准粒子的拓扑相相比，在零场的间隙基本上被抑制。相比之下，在弱耦合制度，我们发现，情况基本上是相反的，与拓扑相出现在低得多的磁场和一个相当大的诱导能隙的拓扑相，这也可以控制的超导体的化学势。此外，我们表明，弱耦合制度一般不允许形成拓扑平凡的零能量状态在电线端点，在形成鲜明对比的强耦合制度，这样的状态被发现的参数范围很广。因此，我们的研究结果提出了弱耦合制度作为一个有前途的路线，以减轻最不必要的问题，目前在纳米线实现拓扑超导性和马约拉纳束缚态。
2022-05-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
The effect of the three-dimensional strain variation on the emission properties of light-emitting diodes based on (In,Ga)N/GaN nanowires
在基于N-极性（In，Ga）N/GAN纳米线的发光二极管（LED）的电致发光（EL）光谱中，我们观察到了一个双峰结构。两个峰的相对强度随注入电流以一种特殊的方式演化。空间和光谱分辨EL图证实了光谱中存在两个主要跃迁，并表明它们是由大多数单个纳米LED发射的。为了阐明这种效应的物理起源，我们对平面LED和NW-LED的应变、电场和电荷密度分布进行了理论计算。在此基础上，我们还模拟了这些器件的EL光谱，表现出双峰结构的N极性异质结，无论是在NW和平面的情况下。相反，当模拟Ga极性平面LED时，没有观察到该特征。我们发现双峰结构的物理根源是N极性异质结构的第一个和最后一个量子阱中发生的较强的量子限制斯塔克效应。只有在NW-LED的情况下才能看到的相对峰值强度随注入电流的奇特演变归因于NWs的自由侧壁处的弹性弛豫引起的三维应变变化。因此，这项研究提供了重要的见解的工作原理的N-极性LED的基础上，平面和NW异质结构。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitons and Optical Absorption on the Surface of a Strong Topological Insulator with a Magnetic Energy Gap
本文对强拓扑绝缘体磁化表面上相互作用的电子-空穴对进行了理论研究。这种表面上的激子能级和光吸收显示出独特的和潜在的可测量的特征，例如（i）其总角动量与磁交换场对准的激子的增强的结合能，（ii）光吸收对磁交换场的方向以及对入射光的手性的明显依赖，和（iii）在交换场中由粒子-空穴不对称性引起的自旋激子的可调谐质心运动。我们的预测是相关的表面磁性掺杂的TI或表面涂有磁性薄膜，除了TI纳米线放置在纵向磁场。
2011-05-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
