Mid-IR-laser microscopy as a tool for defect investigation in bulk semiconductors
本文介绍的非破坏性光学技术是研究半导体缺陷的一种有效的新工具。这种技术的基本仪器-中红外激光显微镜-对自由载流子的积累敏感，使得能够研究体半导体中的电活性缺陷或杂质的积累和半导体结构中的掺杂域。该显微镜的光束诱导散射模式旨在研究复合活性缺陷，但与EBIC不同的是，它既不需要肖特基势垒或pn结，也不需要特殊的样品制备
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Application of scanning mid-IR-laser microscopy for characterization of semiconductor materials for photovoltaics
扫描中红外激光显微镜以前被证明是表征不同半导体晶体的有效工具。现在，该技术已成功地应用于研究CZ SixGe 1-x --一种有前途的光致发光材料--和太阳能电池用多晶硅。此外，这种技术被证明是适当的成像抛光引起的缺陷，以及这样的巨大的缺陷，如“针孔”。此外，以前无法解释的“异常”（立方功率）的依赖性的信号的扫描中红外激光显微镜在光束诱导的光散射模式上获得的机械抛光样品的光激发功率现在已被归因于过剩的载流子散射带电的线性缺陷，可能位错线。本文的结论是，扫描中红外激光显微镜可作为现代光化学材料缺陷研究的一种非常有效的工具。
2010-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Large current modulation and tunneling magnetoresistance change by a side-gate electric field in a GaMnAs-based vertical spin metal-oxide-semiconductor field-effect transistor
垂直自旋金属氧化物半导体场效应晶体管（自旋MOSFET）是后缩放时代有前途的低功耗器件。在这里，使用铁磁半导体GaMnAs为基础的垂直自旋MOSFET与GaAs沟道层，我们证明了一个大的漏源电流IDS调制的栅源电压VGS的调制比高达130%，这是迄今为止报道的垂直自旋场效应晶体管的最大值。我们发现，电场对GaAs沟道层中缺陷态间接隧穿的影响是导致大的IDS调制的原因。该器件的隧穿磁电阻（TMR）比高达~ 7%，大于平面型自旋MOSFET，表明IDS可以通过磁化结构来控制。此外，我们发现，TMR比可以调制的VGS。这一结果主要源于电场对GaMnAs铁磁电极磁各向异性的调制以及GaAs半导体沟道层的电位调制。我们的研究结果为高性能垂直自旋MOSFET提供了重要进展。
2018-01-05 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impacts of Surface Depletion on the Plasmonic Properties of Doped Semiconductor Nanocrystals
简并杂质半导体纳米晶体（NC）在电磁波谱的红外范围内表现出局域表面等离子体共振（LSPR）。与金属不同，半导体NC通过掺杂或通过电化学或光化学充电提供可调的LSPR特性。通过载流子密度调制来调节等离子体特性表明了其在智能光电子学、催化和传感方面的潜在应用。在这里，我们阐明了LSPR调制的基本方面，通过动态载流子密度调谐在Sn掺杂氧化铟NC。合成了具有不同掺杂水平和尺寸的单分散Sn掺杂氧化铟纳米碳，并组装成均匀的薄膜。然后在原位电化学电池中对NC膜充电，并监测LSPR调制光谱。基于LSPR的光谱位移和强度调制，结合光学建模，发现经常被忽视的半导体性质，特别是由于掺杂和表面状态引起的能带结构修改，强烈影响LSPR调制。费米能级钉扎的表面缺陷状态创建一个表面耗尽层，改变LSPR的属性，它决定了LSPR频率调制的程度，减少预期的近场增强，并大大降低了LSPR对周围环境的敏感性。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optical beam-induced scattering mode of mid-IR laser microscopy: a method for defect investigation in near-surface and near-interface regions of bulk semiconductors
本文提出了一种新的中红外激光光束诱导散射技术，它是近年来发展起来的中红外激光扫描显微术的一种特殊模式。该技术在其目前的形式是专为调查大规模的复合活性缺陷在近表面和近界面区域的半导体晶片。然而，它可以很容易地修改为晶体中的缺陷调查。在许多方面类似于EBIC，本技术具有一些无可争议的优势，这使得其应用于非破坏性的实验室调查和质量监测的行业。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ferroelectric domain triggers the charge modulation in semiconductors
我们考虑典型的异质结构畴图案化铁电膜/超薄介电层/半导体，其中半导体可以是电解质、顺电或多层石墨烯。出乎意料的是，我们已经发现，在半导体中的空间电荷调制的轮廓和幅度，屏蔽的自发极化的180度畴结构的铁电体，依赖于畴结构周期，介电层厚度和半导体屏蔽半径在一个相当不平凡的非线性方式。多重尺寸效应的出现和表现是由这三个参数之间的关系来定义的。此外，我们表明，有效间隙的概念，可以在一个简单的方式只为一个域的限制。获得的分析结果打开了理解当前AFM地图污染的铁电表面在环境大气中，以及探索超薄半导体层的电导率控制的可能性。
2013-12-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Semiconductor Superlattice Thermopower Through Symmetry and Strain
在杂质半导体和金属中，热电势随着载流子浓度的增加而减小，与Pisarenko关系一致。在这里，我们展示了一种新的应变工程方法，以增加[001] Si/Ge超晶格（SL）的热电势超过这个关系。使用两个独立的理论建模方法，我们表明，由于结构的对称性，新的频带的形式，和，SL带是高度可调的外延衬底应变。带的位移导致调制的热电势，峰值$\sim$ 5倍增强应变Si/Ge SL中的高掺杂制度。
2019-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Buried heterostructure vertical-cavity surface-emitting laser with semiconductor mirrors
报道了一种在InGaAs量子阱增益介质上外延再生长的掩埋异质结垂直腔面发射激光器。再生长技术能够实现保持高腔品质因数（加载的$Q\approx$ 4000）并消除在现有方法中发现的寄生充电效应的微尺度横向限制。在增益介质和腔模之间的最佳光谱重叠下（这里在$T$ = 40 K下实现），以低至$P_{\rm th}$ = 10 mW（$λ_{\rm p}$ = 808 nm）的入射光功率获得激光。发现在$P_{\rm p}\approx$ 5 $P_{\rm th}$处的激光线宽为$\approx$ 3 GHz。
2012-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Application of Scanning Mid-IR-Laser Microscopy for Characterization of Semiconductor Materials for Photovoltaics
扫描中红外激光显微镜以前被证明是表征不同半导体晶体的有效工具。目前该技术已成功地应用于CZ Si $_x$ Ge $_{1-x}$ --一种很有前途的光致发光材料--和太阳能电池用多晶硅的研究。
2013-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Simplified formulas for the generation of terahertz waves from semiconductor surfaces excited with a femtosecond laser
我们推导出简单的公式来解释太赫兹（THz）辐射从半导体表面激发的飞秒（fs）激光。具有大于带隙的能量的飞秒光脉冲产生光载流子，其根据光电流的时间导数行进并产生THz辐射。通过假设只有在超快时间尺度（小于几百fs）中行进的电子对太赫兹辐射有贡献，可以获得源于用内建场加速的光载流子漂移或来自光载流子扩散的发射的简单表达式。前者的发射振幅与电子迁移率、肖特基势垒高度和激光强度成正比，后者的发射振幅与激光强度和扩散系数的平方成正比。我们还讨论了金属-绝缘体-半导体结构的发射公式。推导的表达式有助于理解激光太赫兹发射显微镜（LTEM）观测到的太赫兹发射特性，使LTEM在半导体研究和开发领域得到实际应用。
2020-05-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On the Melting Thresholds of Semiconductors under Nanosecond Pulse Laser Irradiation
本文通过统一数值模型和熔化分数方法，确定了五种半导体在纳秒激光辐照下的熔化阈值，并建立了基于材料性质和辐照条件评估熔化阈值的推广方法。
2023-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Transport in two-dimensional modulation doped semiconductor structures
我们开发了一个理论的调制掺杂的2D GaAs AlGaAs半导体结构中的最大可实现的迁移率，通过考虑的2D载流子的动量散射的远程电离的掺杂剂，必须始终存在，以创建在GaAs AlGaAs界面的2D电子气。假设由随机猝灭的远程掺杂剂离子的一阶玻恩散射作为唯一的散射机制的极小模型给出低得多的迁移率比在许多超高迁移率调制掺杂的2D系统中实验观察到的高（3倍或更多），令人信服地建立了独立的随机远程猝灭掺杂剂离子的非相关散射模型，该模型通常无法描述物理系统定量地。我们从理论上建立的考虑空间相关性的远程掺杂剂分布可以提高迁移率（高达）几个数量级的实验样品。因此，超纯调制掺杂的2D半导体结构中的载流子迁移率的精确计算关键地取决于掺杂层中的掺杂剂离子之间的未知空间相关性，该空间相关性甚至对于名义上相同的样品参数（即，密度、阱宽度等），这取决于调制掺杂生长条件的细节。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transistors with Chemically Synthesized Layered Semiconductor WS2 Exhibiting 105 Room Temperature Modulation and Ambipolar Behavior
我们报道了用化学合成的层状二维（2D）晶体半导体WS 2制作的场效应晶体管（FET）的实现。二维肖特基势垒FET在室温下具有双极特性和高（~ 105倍）的开/关电流比，电流饱和。该行为归因于2D晶体材料中的能带隙的存在。场效应晶体管对可见光有明显的光响应。该器件具有良好的电子和光学特性，加上层状2D晶体的灵活性，使WS 2对未来的电子和光学器件具有吸引力。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor quantum tubes: dielectric modulation and excitonic response
我们从理论上研究了量子管的光学性质，量子管是一种一维半导体纳米结构，其中电子和空穴被限制在一个圆柱壳中。在这些连接2D和1D系统的结构中，电子-空穴相互作用可以通过量子管外部的介电物质进行调制，并且可能在其核心内部。我们使用适当介电配置的精确格林函数和有效质量描述内电子-空穴相互作用的精确对角化来预测激子结合能和振子强度的演变。与均匀情况相反，在介质调制管中，激子束缚是管直径的函数，并且可以通过结构设计和适当选择介电介质在很大程度上进行调谐。
2010-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Beats of the Magnetocapacitance Oscillations in Lateral Semiconductor Superlattices
计算了在垂直磁场作用下，二维弱周期势调制下横向半导体超晶格中二维电子气的磁电容.采用高斯加宽磁场依赖的宽度的状态密度，我们提出了明确的和简单的表达式的磁电容，有效的相关弱磁场和调制强度。随着两个方向上的调制强度的增加，在低磁场范围内（魏斯振荡制度），这是不存在的一维弱调制的情况下，观察到的磁电容振荡的节拍。
2007-05-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic modulation of phonon-assisted transitions in quantum defects in monolayer transition-metal dichalcogenide semiconductors
通过半导体中的原子点缺陷实现量子局域化具有重要的基础和技术意义。单层过渡金属二硫族化物半导体中的量子缺陷已经被提出作为稳定的和可扩展的光学可寻址自旋量子比特。然而，强自旋-轨道耦合对它们的动力学响应的影响，例如在光学激发下，仍然是难以捉摸的。在这方面，我们研究了自旋轨道耦合对单层过渡金属二硫族化合物，二硫化钼（MoS $_2$）和二硫化钨（WS $_2$）中单个硫族空位缺陷中的电子-声子相互作用的影响。从从头算电子结构理论计算，我们发现，自旋轨道相互作用调整的电子-声子耦合的大小在光学和电荷状态的转变的缺陷，调制各自的效率。这一观察开辟了一个有前途的计划，动态调制材料特性，以调整量子缺陷的局部行为。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermopower modulation clarification of the intrinsic effective mass in a transparent oxide semiconductor, BaSnO3
虽然有很多关于透明氧化物半导体BaSnO 3的载流子有效质量（m*）的报道，但几乎不可能知道本征m* 值，因为报道的m* 值分散在0.06至3.7 m-1之间。在这里，我们成功地澄清了本征m* 的BaSnO 3，m*=0.40 - 0.01 m0，由热电调制澄清方法。在此阈值下，La掺杂BaSnO 3和BaSnO 3 TFT结构的热电势值均为240微伏k-1，体载流子浓度为1.4E19 cm-3，二维面载流子浓度为1.8E12 cm-2。当电场位于抛物线形导带底上方时，观察到相当高的迁移率。相反，当EF低于阈值时，观察到非常低的载流子迁移率，这很可能是由于尾态抑制了载流子迁移率。研究结果对BaSnO_3基氧化物电子学的进一步发展具有重要意义。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Charge and Magnetization Inhomogeneities in Diluted Magnetic Semiconductors
据预测，III-V族稀磁半导体可以表现出条纹状调制的磁化强度和载流子浓度。这种不均匀性是由于磁化强度对载流子浓度的强烈依赖性造成的。在朗道理论中，发现了低于居里温度的特征温度T*，使得低于T* 的平衡磁化显示出强烈非谐的调制。调制的波长和幅度随着温度的降低而上升，从T* 处的零开始。在T* 以上，平衡态是均匀的，但是电荷和磁化之间的耦合导致在畴壁中出现带电层。
2006-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Monolithically Integrated Perovskite Semiconductor Lasers on Silicon Photonic Chips by Scalable Top-Down Fabrication
金属卤化物钙钛矿是一种很有前途的激光材料，可用于实现硅光子集成电路（PIC）的关键部件-单片集成激光源。钙钛矿可以从溶液中沉积，并且仅需要低温处理，从而显著降低成本，并且与通过昂贵且低效的III-V族半导体混合集成实现的最先进的激光器相比，能够实现新的PIC架构。然而，到目前为止，由于钙钛矿的化学敏感性，还没有建立基于光学光刻的微制造工艺，因此也没有建立基于现有半导体制造基础设施的微制造工艺。在这里，介绍了第一个通过这种自上而下的工艺单片集成到氮化硅PIC中的甲基铵碘化铅钙钛矿微盘激光器。该激光器在室温下显示出单片集成激光器的创纪录的低激射阈值4.7 $μ$ Jcm $^{-2}$，该激光器是CMOS兼容的，并且可以集成在后端线（BEOL）工艺中。
2019-07-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant modulation of the electron mobility in semiconductor Bi$_2$O$_2$Se via incipient ferroelectric phase transition
高迁移率层状半导体具有实现下一代电子和计算的潜力。本文证明了在层状半导体Bi $_2$ O $_2$ Se中观察到的电子迁移率源于初始的铁电转变，该铁电转变赋予材料以针对库仑散射引起的迁移率退化的鲁棒保护。基于电子-声子相互作用和离子化杂质散射的第一性原理计算表明，Bi $_2$ O $_2$ Se的电子迁移率在较宽的掺杂浓度范围内可达到10 $^4$到10 $^6$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$.此外，1.7%的小弹性应变可以驱动材料朝向独特的层间铁电转变，导致介电常数的大幅增加和低温电子迁移率的巨大增强超过一个数量级。这些结果为通过相位和介电工程实现高迁移率层状半导体开辟了一条新的途径。
2022-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Coherent phonon induced optical modulation in semiconductors at terahertz frequencies
原子和分子气体中的电子和振动非线性的相干调制的强烈的几个周期的脉冲已被用于高谐波产生的软X射线和阿秒制度，以及拉曼频率梳跨越多个倍频程从太赫兹到千兆赫的频率区域。原则上，由于固体和液体的高非线性极化率密度，可以有效地激发类似的高阶非线性过程。在本文中，我们证明了声子调制的光学指数的Si和GaAs的激发和探测附近的直接带隙，分别在~3.4 eV和~3.0 eV。利用10 fs激光脉冲激发Si（001）的纵光学（LO）声子和GaAs（001）的LO声子-等离子体激元耦合模，产生大幅度相干纵光学偏振，对反射的探测光进行有效的振幅和相位调制。在Si和GaAs中的振幅和相位调制的组合作用分别产生具有超过100和60 THz带宽的声子频率梳。
2013-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Band engineering in dilute nitride and bismide semiconductor lasers
高度失配的半导体合金如GaNAs和GaBiAs具有几种新颖的电子性质，包括随着x的增加能隙的快速减小，以及对于GaBiAs，随着Bi组分的增加自旋轨道分裂能的强烈增加.我们在这里审查的电子结构的合金和它们的后果理想的激光器。然后，我们描述了在实际的GaInNAs远程通信激光器的演示取得的实质性进展。这些具有与传统InP基器件相当的特性。这包括对阈值电流的强俄歇贡献。然而，我们发现，在GaBiAs和GaBiNAs中的大的自旋轨道分裂能量可能导致抑制占主导地位的俄歇复合损耗机制，最终打开了有效的温度稳定的远程通信和更长波长的激光器的路径，显著降低功耗。
2012-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
