Multi-photon schemes for mid-infrared detection : Comparative study of bulk GaAs and Ge$_{1-x}$Sn$_x$
University of Toronto（多伦多大学）
本文研究了GaAs和Ge$_{1-x}$Sn$_x$在中红外波段的多光子吸收特性，通过比较两种方案发现Ge$_{1-x}$Sn$_x$在特定条件下非线性响应更强。
2026-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Charge Carrier Extraction by Linearly Increasing Voltage:Analytic framework and ambipolar transients
到目前为止，通过线性增加电压（CELIV）的电荷提取的基本理论描述仅针对低电导率近似求解。在这里，我们提出了完整的解析解，从而推广了这种方法的理论框架。我们比较了解析解和近似理论，表明特别是对于典型的有机太阳能电池材料，后者的方法具有非常有限的有效性。然后通过将电流瞬变拟合到分析解来评估基于聚（3-己基噻吩-2，5-二基）：[6，6]-苯基-C61丁酸甲酯的太阳能电池的光CELIV测量。我们发现，如果考虑双极输运，拟合结果与实验观察非常一致，我们将讨论其起源。此外，我们提出的参数方程的迁移率和载流子密度，它可以应用在整个实验范围内的参数。
2010-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Energetic and spatial bonding properties from angular distributions of ultraviolet photoelectrons: application to the GaAs(110) surface
角分辨紫外光电子能谱的解释相结合的贡献状态的能量和空间特性。一步计算结果与GaAs（110）的方位角实验数据吻合得很好。强烈的变化所造成的分散的表面带允许一个准确的映射的电子结构。价态离域的讨论类似于光电子衍射。确定的电子的空间起源，并发现是强烈的能量依赖性，与紫外激发探测键合区域。
1997-08-28 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
Picosecond Nonlinear Relaxation of Photoinjected Carriers in a Single GaAs/AlGaAs Quantum Dot
单个自组织GaAs/AlGaAs量子点（QD）的光发射以皮秒时间分辨率进行时间分辨。由多激子结构组成的发射光谱被观察到依赖于延迟时间和激发强度。定量协议之间的实验数据和计算的基础上的模型，其特征在于连续弛豫的多激子。通过分析，我们可以确定载流子弛豫时间作为光注入载流子布居的函数。点内载流子弛豫的增强被证明是由于单个QD内部的载流子-载流子散射。
2002-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Influence of surface passivation on ultrafast carrier dynamics and terahertz radiation generation in GaAs
利用太赫兹（THz）发射光谱和光泵THz探测光谱研究了（NH4）2S钝化GaAs表面附近光激发电子的载流子动力学。太赫兹发射光谱测量，加上太赫兹发射的蒙特卡罗模拟，揭示了钝化后的GaAs表面电场反转。光激发电子的电导率通过光泵太赫兹探测光谱测定，并发现钝化后加倍。这些实验表明，钝化显着降低GaAs的表面态密度和表面复合速度。最后，我们已经证明，钝化导致光电导开关太赫兹发射器辐射的功率增强，从而显示表面化学对超快太赫兹光子器件性能的重要影响。
2006-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Four-wave mixing in perovskite photovoltaic materials reveals long dephasing times and weaker many-body interactions than GaAs
钙钛矿半导体已经显示出低成本太阳能电池、激光器和光电探测器的前景，但它们的基本物理特性还没有得到很好的理解。最近观察到的低（$\sim$几meV）激子结合能和室温相中热声子效应的证据表明，钙钛矿比传统有机光致发光中的吸收层更接近无机半导体，表明需要实验来阐明在光电子学和光致发光中使用的半导体的光谱内钙钛矿材料的放置。在这里，我们使用四波混频（FWM）来对比CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$薄膜和晶体GaAs的相干光学响应。在与太阳能电池操作相关的载流子密度下，我们的结果表明，载流子通过钙钛矿中的库仑相互作用进行的相互作用非常弱，比无机半导体弱得多。这些弱的多体效应导致CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$ $\sim$的退相时间比GaAs长3倍。我们的研究结果还表明，强烈增强的激子FWM信号绑定到GaAs和其他III-V族半导体中的激子诱导退相不发生在钙钛矿由于弱激子载流子散射相互作用。
2016-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of Bi-doped GaAs(001) semiconductors
尽管Bi掺杂GaAs在光电子学和拓扑绝缘体等领域有着巨大的应用潜力，但其电子能带结构的实验研究却很少。原因是生长的复杂性，其倾向于使体积，特别是表面性质处于不确定的状态。在这里，我们提出了一个深入调查的结构和电子特性的GaAsBi外延生长的分子束外延高（001）晶体顺序和明确的表面结构明显从低能电子衍射。X-射线和紫外光电子能谱以及角度分辨的光电子能谱数据在可变的光子能量允许解开Bi丰富的表面层与$(1\times3)$对称性的影响纳入GaAs体基质中的Bi原子。Bi浓度的影响高达$\approx 1$ \%集成在GaAs块体中是可见的角度分辨的光电子能谱后，温和的离子轰击和随后的退火步骤。我们的结果的解释是通过密度泛函理论模拟散装和$β2(2\times 4)$重建板的几何形状和没有Bi。在实验和理论中，GaAs重空穴和轻空穴体能带的色散中的Bi诱导的能量偏移是明显的，这与光学带隙中的调制以及因此的光电应用有关。
2018-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Real-time ab initio description of the photon-echo mechanisms in extended systems: the case study of bulk GaAs
在本文中，我们提出了一个从头算实时分析的自由偏振衰减和光子回波在扩展系统。作为原型材料，我们研究了体GaAs驱动的超短激光脉冲为10 fs（能量扩展为0.4 eV），频率调谐在连续的光谱。我们计算了电子极化P（t），并定义了一个计算程序来提取偶极子近似下的回波信号。结果得到在低和高场制度，并与两个层次的系统（TLS）模型，从头计算模拟提取的参数进行比较。从头计算结果是在低场的情况下，TLS的最佳协议，而一些差异，观察到在高场制度的GaAs的多频带的性质变得相关。在高场区，我们计算脉冲面积，并寻找脉冲面积接近π的注量。我们强调，这样的能量密度远低于GaAs的损伤阈值。然而，由于激光脉冲激发的能量窗口中的跃迁偶极子的强烈依赖性，无法定义面积的唯一值。
2022-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Irradiated SI-GaAs for Photoconductive THz Detection
我们在这里报告了一种光电导材料的太赫兹产生和检测与亚皮秒载流子寿命的C12（碳）照射商业上可用的半绝缘（SI）GaAs。我们能够降低载流子寿命的SI-GaAs下到亚皮秒，通过照射它与不同剂量的碳（C12）离子。随着辐照剂量从~1012 /cm ~ 2增加到~1015 /cm ~ 2，SI-GaAs的载流子寿命单调下降到0.55皮秒，与普通SI-GaAs相比，SI-GaAs的THz脉冲探测性能得到了显著提高。
2014-09-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Exciton manifolds in highly ambipolar doped WS2
二维半导体中的单粒子和多粒子特性的解纠缠及其对高载流子浓度的依赖性是通过纯光学手段进行实验研究的挑战。我们建立了一种电解质门控WS 2单层场效应结构，能够将费米能级从价态转移到导带，适合于光学跟踪激子结合以及弱掺杂制度中的单粒子带隙能量。结合光谱成像椭圆偏振和光致发光光谱跨越大的n-和p-型掺杂与载流子密度高达10^14 cm-2，使研究屏蔽现象和丰富的激子流形的起源是有争议的文献中讨论的掺杂相关的演变。我们发现，在光致发光实验中，两个最突出的发射带是由于自旋禁戒和动量禁戒电荷中性激子的声子激活的复合。所观察到的带间跃迁红移和急剧减弱下电子或空穴掺杂。这种场效应平台不仅适用于激子流形的研究，而且适用于低温下简并掺杂原子薄量子材料的光学和输运联合测量。
2022-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier diffusion in GaN -- a cathodoluminescence study. II: Ambipolar vs. exciton diffusion
我们利用单量子阱作为载流子收集器或载流子阱，通过空间分辨阴极发光光谱确定GAN中过剩载流子的扩散长度。在10 - 300 K的温度下记录了量子阱中的单色光强度分布。一个经典的扩散模型占120和300 K之间获得的配置文件，而低于120 K的温度，量子捕获过程必须考虑到另外。结合从这些配置文件中提取的扩散长度和时间分辨的光致发光实验测量的有效载流子寿命，我们推导出的载流子扩散率作为温度的函数。实验值被发现是接近理论的自由载流子的双极扩散率仅限于本征声子散射。这一协议被证明是偶然的。相反，低温下的高扩散率源于扩散过程中激子的参与增加。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photoluminescence investigations of 2D hole Landau levels in p-type single Al_{x}Ga_{1-x}As/GaAs heterostructures
研究了垂直磁场作用下p型单Al_{1-x} Ga_{x} As/GaAs异质结中二维空穴的能量结构。光致发光测量与低密度的激发功率揭示丰富的光谱包含自由和束缚载流子跃迁。将实验结果与用新的数值方法计算的价电子带朗道能级能量进行了比较，两者吻合较好。在自由载流子复合的能量范围内观察到的额外的线归因于激子跃迁。我们还考虑了多体效应在光致发光光谱中的作用。
2002-11-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Interplay of the exciton and electron-hole plasma recombination on the photoluminescence dynamics in bulk GaAs
我们提出了一个系统的研究激子/电子空穴等离子体光致发光动力学在体GaAs的各种晶格温度和激发密度。激子和电子-空穴对复合之间的竞争主导了发光的开始。我们表明，金属到绝缘体的转变，诱导的温度和/或激发密度，可以直接监测的载流子动力学和时间分辨的光谱特性的光发射。的光致发光的上升时间的载流子密度的依赖性强烈修改周围的晶格温度为49 K，对应于激子结合能（4.2毫电子伏）。类似地，当激发密度为120- 180 × 10^15 cm^-3时，上升时间对晶格温度的依赖性会发生相对突变，这比考虑了许多体修正后计算出的GaAs莫特密度大5倍。
2005-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Void Engineering in Epitaxially Regrown GaAs-Based Photonic Crystal Surface Emitting Lasers by Grating Profile Design
我们报道了用金属有机气相外延再生长技术实现的GaAs基光子晶体表面发射激光器中的空气空隙工程。通过在再生长之前修改反应器内的光子晶体光栅轮廓来获得两种不同的空隙几何形状。空洞形成的机制是从扫描透射电子显微镜分析推断，与说明通过使用的AlAs/GaAs超晶格结构的生长前沿的演变。利用（100）表面的快速横向生长与跨越较高折射率平面的缓慢扩散之间的竞争以增加空隙体积，从而导致阈值电流的数量级减小以及通过相关光栅耦合强度的增加而增加输出功率。
2020-11-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Influence of photoexcitation depth on luminescence spectra of bulk GaAs single crystals: application to defect structure characterization
体GaAs光致发光的调查结果，提出了从近表面层的不同厚度的用于激发的光的波长接近，但一些大于激子吸收共振（所谓的“体”光激发）。只有激子和带边发光下看到的带间激发，而在“体”激发下，光谱是更多的信息。在本工作中研究的所有样品的带间激发光谱几乎是相同的，而体激发PL光谱是不同的样品和激发深度，并提供信息的深层次点缺陷组成的散装材料。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Influence of Photoexcitation Depth on Luminescence Spectra of Bulk GaAs Single Crystals and Defect Structure Characterization
体GaAs光致发光的研究结果是从不同厚度的近表面层，用于激发光的波长接近，但一些大于激子吸收共振（所谓的体光激发）。在带间激发下，只观察到激子和带边发光，而在体激发下，光谱信息更多。在本工作中研究的所有样品的带间激发光谱几乎是相同的，而体激发PL光谱是不同的样品和激发深度，并提供信息的深层次点缺陷组成的散装材料。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
