Modified permittivity observed in bulk Gallium Arsenide and Gallium Phosphide samples at 50 K using the Whispering Gallery mode method
在50 K的白光和黑暗条件下，研究了圆柱形砷化镓和磷化镓样品中的回音壁模。在这两个样品中，我们观察到在光和暗条件下的介电常数的变化。这是由于半导体的极化状态的变化，这与自由电子-空穴产生/复合过程一致。半导体的介电常数被样品表面层中的自由光生载流子改变，该样品表面层是通过回音壁模式采样的区域。
2009-06-10 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph physics.optics
Size dependence of the bulk and surface phonon modes of gallium arsenide nanowires as measured by Raman Spectroscopy
采用镓辅助分子束外延技术制备了砷化镓纳米线。通过改变生长时间，得到了直径为30 ~ 160 nm的纳米线。测量了纳米线系综的拉曼光谱。光学声子模的小线宽与优异的晶体质量一致。表面声子模式也被发现，作为一个肩膀在较低频率的纵向光学模式。当纳米线直径减小或环境介电常数增大时，表面模向低波数方向移动。
2008-04-23 cond-mat.mtrl-sci
Polarized Wannier functions: ab-initio study of the dielectric properties of silicon and gallium arsenide
本文采用第一性原理计算，计算了均匀电场中晶体硅和砷化镓的电子性质。通过极小化一个与固体的宏观极化有关的总能量泛函，得到了局限于有限区域内的极化类Wannier函数。极化电荷密度和电子介电常数通过有限差分计算。在电场为零的极限和无限局域化区域内，所得结果与线性响应法的结果一致。
1998-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Modeling key characteristics of high-efficiency gallium arsenide solar cells
V. Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine（乌克兰国家科学院V·拉什卡雷夫半导体物理研究所）；Ontario Tech University（安大略科技大学）
本文提出了一种理论方法，用于建模高效率砷化镓太阳能电池的关键特性，考虑了多种复合机制并优化参数以提升外部量子效率。
2026-09-09 cond-mat.mtrl-sci
A Review of Liquid Phase Epitaxial Grown Gallium Arsenide
砷化镓（LPE GaAs）的液相外延从20世纪60年代末至今一直被广泛研究，现在在宽带化合物半导体辐射探测器的制造中具有特殊的地位。虽然这个特殊的过程似乎在过去的三十年里变得突出，但有趣的是，它的起源可以追溯到1836年，当时弗兰肯海姆进行了第一次观察。本文从半导体应用的角度简要回顾了这一课题的发展历程。随后澳大利亚核科学与技术组织（ANSTO）发布了关于LPE GaAs增长的报告。
2004-08-30 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
Cross-sectional imaging of sharp Si interlayers embedded in gallium arsenide
利用第一性原理方法研究了掺硅GaAs（110）截面的电子性质。我们专注于掺杂配置具有相同浓度的Si杂质在阳离子和阴离子的网站，如发生在一个自补偿掺杂制度。特别是，我们研究了均匀分布在两个连续的（001）原子层的硅原子的双层。模拟的横截面扫描隧道显微镜图像在负偏压下显示出明亮的信号，当偏压反转时，该信号强烈衰减。这种情况下是一致的实验结果，这已归因于迄今身份不明的硅配合物。
2005-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Near band-edge luminescence of semi-insulating undoped gallium arsenide at high levels of excitation
本文研究了半绝缘非掺杂GaAs晶体在77 K时，在3 × 10 ~（21）~ 6 × 10 ~（22）quantum/（cm ~ 2/s）范围内，近带边光致发光的最大值和半宽随背景受主杂质浓度和激发能级的变化关系。所观察到的依赖性被解释为作为一个结果的杂质浓度的波动和参与的施主杂质带的局部状态的辐射跃迁的状态的密度尾的形成。随着N的增加，多粒子相互作用的减少可能与杂质原子对载流子屏蔽的增加有关。
2008-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Lattice constant variation and complex formation in zincblende Gallium Manganese Arsenide
我们进行高分辨X射线衍射的GaMnAs混合晶体以及GaMnAs/GaAs和GaAs/MnAs超晶格的样品在不同的生长条件下生长的低温分子束外延。虽然所有样品都具有高结晶质量，并显示出窄的摇摆曲线宽度和明显的有限厚度条纹，晶格常数随锰浓度增加的变化强烈依赖于生长条件：对于在220和270摄氏度的衬底温度下生长的样品，外推弛豫晶格常数锌锰砷分别为0.590 nm和0.598 nm。这与低温GaAs相反，低温GaAs的晶格常数随着衬底温度的升高而降低。
2001-05-29 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
Element- and momentum-resolved electronic structure of the dilute magnetic semiconductor manganese doped gallium arsenide
稀磁半导体由于其在室温下具有铁磁有序的潜力，以及各种独特的开关和自旋相关的导电性能，在基于自旋的电子学应用中具有前景。然而，过渡金属掺杂产生铁磁性的确切机制一直存在争议。在这里，我们研究了稀磁半导体（5%的锰掺杂砷化镓）布拉格反射驻波硬X射线角分辨光电子能谱，并解决其电子结构的元素和动量分辨组件。使用Ga 3d、Mn 2 p和As 3d核心能级的类似能量扫描，将测量的价带强度投影到元素分辨分量中，结果与元素投影布洛赫光谱函数非常一致，并澄清了这种原型材料的电子结构。该技术可广泛应用于其他多元素材料。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Soft-mask fabrication of gallium arsenide nanomembranes for integrated quantum photonics
我们报道了基于悬浮GaAs薄膜的量子光子集成电路的制作。制造过程包括一个单一的光刻步骤，然后通过电子束抗蚀剂掩模和湿法蚀刻的牺牲层的电感耦合等离子体干法蚀刻。这种方法不需要沉积、蚀刻和剥离硬掩模，大大减少了制造时间和成本，同时产生具有优异结构质量的器件。我们详细讨论了用于清洁由等离子体蚀刻引起的抗蚀剂残留物的程序，并在每个制造步骤后对蚀刻特征尺寸进行了统计分析。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Accurate Electronic, Transport, and Bulk Properties of Gallium Arsenide (GaAs)
我们报告准确的，计算的电子，运输，和大量的锌砷化镓（GaAs）的性质。我们的从头算，非相对论，自洽计算采用局域密度近似（LDA）势和原子轨道的线性组合（LCAO）形式主义。我们严格遵循Bagayoko，Zhao和William（BZW）方法，并由Ekuma和Franklin（BZW-EF）进行了改进。我们计算的直接带隙为1.429 eV，实验晶格常数为5.65325 μ m，与实验值非常吻合。计算的总态密度数据再现了几个实验确定的峰。我们预测的平衡晶格常数，体积模量，和低温带隙为5.632 Ω，75.49 GPa，和1.520 eV，分别。后两者与相应的75.5 GPa（74.7 GPa）和1.519 eV的实验值非常吻合。这项工作强调了局域密度近似（LDA）描述和准确预测半导体性质的能力，前提是计算符合DFT的有效性条件[AIP Advances，4，127104（2014）]。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Wannier Functions of Silicon and Gallium Arsenide
本文用密度泛函理论对Si和GaAs的Wannier函数进行了自洽的实空间计算。我们最小化的总能量功能相对于轨道表现为Wannier功能下晶体平移，并在最低限度，是正交的。Wannier函数用于计算总能量，晶格常数，体积模量，和两个半导体的带中心TO声子的频率与现在从头计算所需的精度。利用Wannier函数的中心计算了Si和GaAs在零电场下的宏观极化。对极化曲线进行有限微分得到的有效电荷与线性响应理论的结果一致。
1996-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxy of Large-Area, Monocrystalline Lead Halide Perovskite Films on Gallium Arsenide
本文提出在GaAs衬底上通过PbS界面层实现厘米尺度单晶MAPbBr3钙钛矿薄膜的异质外延生长，并揭示其两步外延机制，为高质量钙钛矿薄膜的规模化制备提供了新途径。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structural, electronic, and dynamical properties of amorphous gallium arsenide: a comparison between two topological models
我们提出了一个详细的研究，局部化学有序的结构，电子和非晶砷化镓的动力学性质的影响。利用最近提出的"活化-松弛技术“和经验势，我们构建了两个具有不同拓扑性质的216个原子的四面体连续无规网络，并利用紧束缚分子动力学对其进行了进一步的松弛.第一个网络对应于传统的，无定形的，波尔克型，网络，随机装饰Ga和As原子。第二种是无定形结构，错误（同极）键最少，因此奇数元原子环最少，因此对应于Connell-Temkin模型。通过比较这两种模型的结构，电子和动力学性质，我们表明，Connell-Temkin网络是积极的波尔克青睐，但大多数属性的拓扑结构的差异影响不大。我们的结论是，大多数关于错误键存在（或不存在）的间接实验证据比以前认为的要弱得多，只有直接的结构测量，即，部分径向分布函数等量的计算，可以提供a-GaAs中这些缺陷的定量信息。
1997-02-06 cond-mat.mtrl-sci
On the effect of electronic stopping in molecular dynamics simulations of collision cascades in Gallium Arsenide
了解离子辐照引起的缺陷的产生和演化，对于评估材料功能性能的退化具有重要意义。从空间辐射效应到核能实验，不同领域中使用的计算方法都是基于一些近似方法，这些近似方法传统上在描述位移时忽略了电子和离子自由度之间的耦合。本文研究了GaAs中的碰撞级联，包括用含时密度泛函理论（TDF-T）在碰撞级联的分子动力学模拟中，利用最近的电子-声子模型和先前发展的双温度模型，得到了不同方向上自射粒子的电子阻止本领。结果表明，在多元素半导体碰撞级联的分子动力学模拟中，前者能很好地描述电子阻止效应，并且缺陷的数量受电子阻止效应的影响很大.还在常用的非电离能量损失模型的更广泛背景下讨论了结果，以估计累积位移引起的材料退化。
2023-03-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mapping Charge Recombination and the Effect of Point Defect Insertion in Gallium Arsenide Nanowire Heterojunctions
电子器件对其组成半导体中的缺陷极其敏感，但定位体半导体中的电子点缺陷以前是不可能的。在这里，我们应用扫描透射电子显微镜（STEM）的电子束-感应电流（EBIC）成像映射在GaAs纳米线肖特基二极管的电子缺陷。使用非破坏性的80或200 kV STEM加速电位成像揭示了在六边形纳米线的表面附近减小的少数载流子扩散长度，从而证明该器件的电荷收集效率（CCE）受到表面缺陷的限制。用300 keV STEM束成像会在GaAs中引入空位-间隙（VI或Frenkel）缺陷，从而增加载流子复合并降低二极管的CCE。我们创建，定位和表征一个单一的插入事件，确定从肖特基接口插入7 nm的缺陷广泛地减少了整个纳米线器件的CCE的10%。因此，可变能量STEM EBIC成像允许对器件的e-h复合景观进行良性映射和精确修改，从而能够进行受控实验，阐明扩展（1D和2D）和点（0 D）缺陷对半导体器件性能的影响。
2020-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deep-potential enabled multiscale simulation of gallium nitride devices on boron arsenide cooling substrates
本文利用机器学习深度势能对BAs-GaN异质结构进行多尺度模拟，揭示其265 MW m⁻²K⁻¹的超高界面热导及晶粒尺寸与边界热阻的竞争关系，为高效散热电子器件设计提供新途径。
2024-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Muonium state exchange dynamics in n-type Gallium Arsenide
该研究通过密度矩阵模拟和光激发μ子自旋谱学，确定了n型砷化镓中μ子素的态交换动力学模型，揭示了其微观机制，并提供了可推广到其他半导体的研究方法。
2023-05-09 cond-mat.mtrl-sci
Dual role of longitudinal optical phonons for generation of coherent oscillations in gallium arsenide under optical pumping
该研究提出LO声子在GaAs中分别通过受激拉曼散射和与光生等离子体激元耦合产生基态LO声子及激发态LOPC相干振荡，并用Lindblad主方程模型解释了实验中二者同时出现的现象。
2024-05-12 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dynamics and control of gold-encapped gallium arsenide nanowires imaged by 4D electron microscopy
铕相关反应是一种特殊的化学/物理反应，涉及多相，固相和液相。具有高空间和时间分辨率的复合纳米材料相反应的可视化提供了对具有重要工业应用的合金生长的关键理解。然而，这是一项相当具有挑战性的任务。在这里，我们报告的直接成像和控制的相反应动力学的一个单一的，作为生长的独立的砷化镓纳米线与金纳米粒子，不受环境限制或干扰，使用四维电子显微镜。无支撑膜的非破坏性制备生长的自支撑纳米线，使我们能够在其原生环境中研究其各向异性特性，具有更好的统计特性。激光加热脉冲在比复合材料的熔点低得多的温度下引发共晶相关反应，随后是精确延时的电子脉冲以可视化复合物的成核、生长和固化的不可逆瞬态。结合理论模型，可以确定新形成的合金相及其晶体结构的有用的热力学参数。这种在纳米超快时间尺度上对相反应过程进行动态控制和4D成像的技术为在各种其他系统中设计各种反应开辟了新的途径。
2017-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Piezospectroscopy and first-principles calculations of the nitrogen-vacancy center in gallium arsenide
在掺氮或注氮的GaAs单晶中存在氮空位（NV）中心。氮的局部振动在638 cm $^{-1}$处产生尖锐的红外吸收带，由于相邻的$^{69}$ Ga和$^{71}$ Ga主体同位素的不同质量而呈现精细结构。晶体学方向的压电光谱研究<100>证明了该中心具有C $_\text{3v}$点对称性，这是弱扰动的同位素效应。应力引起的位移的一些带组件显示出一个不寻常的非线性行为，可以解释的同位素和应力分裂之间的耦合。第一性原理密度泛函理论的计算是完全符合实验和确认的C $_\text{3v}$对称性，所造成的氮原子从阴离子晶格位置向最近邻Ga平面的弛豫。GaAs中的NV中心在结构上类似于金刚石中的相同中心。$-3$的电荷状态是最稳定的几乎所有的费米能级的位置。
2018-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Time-resolved observation of band-gap shrinking and electron-lattice thermalization within X-ray excited gallium arsenide
固体的飞秒X射线辐照激发高能光电子，其在几百飞秒的时间尺度上热化。热化的电子与晶格交换能量并将其加热。到目前为止，X射线自由电子激光的实验已经揭示了电子热化的细节。在这项工作中，我们表明，在GaAs的飞秒X射线脉冲照射的瞬态光反射率测量的数据可以用来遵循电子晶格弛豫高达几十皮秒。一个专门的理论框架，我们解释了迄今无法解释的反射率过冲的带隙收缩的结果。我们还获得了电子晶格热化的时间尺度的预测，在几个电子伏特的温度制度的导带电子发起。然后，导带和价带载流子是强非等温的。所提出的方案具有普遍适用性，可以促进对X射线激发的窄带隙半导体内弛豫的进一步研究。
2015-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Dopant-Dopant Interactions in Beryllium doped Indium Gallium Arsenide: an Ab Initio Study
采用从头算方法研究了掺铍InGaAs中掺杂剂-掺杂剂相互作用。我们考虑各种间隙和替代缺陷及其组合的缺陷形成能。我们发现，所有的替代替代相互作用可以忽略不计。另一方面，涉及间隙缺陷的相互作用是显著的。特别地，间隙Be在一个/两个BeGa替代物的存在下稳定约0.9/1.0 eV。Ga间隙也基本上由Be介电体稳定。两个Be原子可以形成亚稳态的Be-Be-Ga配合物，其离解能为0.26eV/Be。因此，在精确的Be掺杂InGaAs模型中，应考虑间隙缺陷和缺陷-缺陷相互作用。我们建议，In和Ga应被视为单独的原子，而不是像以前那样被归为一个有效的III族元素。我们确定了掺杂剂为中心的状态，这表明在有限温度下存在其他电荷状态，特别是存在Beint+1（与0 K时的Beint+2相反）。
2017-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Grown-in beryllium diffusion in indium gallium arsenide: An ab initio, continuum theory and kinetic Monte Carlo study
在利用InGaAs缩小电子器件的一个障碍是其异常的掺杂剂扩散行为;具体地说，现有的模型无法解释铍扩散的实验数据一致。在本文中，我们提出了一个全面的模型，考虑到自间隙迁移和与Ga和In的相互作用。密度泛函理论（DFT）计算首先用于计算可能的扩散机制的能量参数和电荷状态。基于DFT的结果，连续模拟和动力学蒙特卡罗模拟，然后执行。该模型能够再现实验Be浓度分布。我们的研究结果表明，Frank-Turnbull机制是不可能的，相反，踢出反应是占主导地位的机制。由于大的反应能差异，Ga间隙和In间隙在踢出反应中起不同的作用，与通常假设的相反。DFT计算还表明As对Be扩散的影响可能是不可忽略的。
2016-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh interfacial thermal conductance for cooling gallium oxide electronics using cubic boron arsenide
该研究通过机器学习势与非平衡分子动力学计算β-Ga₂O₃/cBAs界面热导，并结合有限元模拟，证明cBAs可凭借超高热导率和界面热导高效冷却氧化镓器件。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Symmetry and structure of carbon-nitrogen complexes in gallium arsenide from infrared spectroscopy and first-principles calculations
从理论和实验两方面研究了GaAs中的类分子碳氮复合物。傅里叶变换红外吸收（FTIR）光谱检测到的两个特征高频拉伸模式在\num{1973}和\SI{2060}{cm^{-1}}，出现在碳和氮注入和退火层。从同位素取代推断，基础配合物的化学组成分别为CN $_2$和C $_2$ N。压电光谱FTIR测量结果表明，这两个中心具有四面体对称性。对于密度泛函理论（DFT）计算线性实体取代的阴离子，与轴取向沿\hkl<100>方向，根据实验确定的对称性。密度泛函理论计算支持GaAs基质晶体中线性N-C-N和C-C-N复合物在$+3$到$-3$电荷态范围内的稳定性。配合物的价键进行了分析，使用从DFT的类分子轨道。事实证明，内部键和与晶格的键基本上与电荷状态无关。计算的振动模式频率接近实验值，精确地再现了FTIR实验的同位素质量分裂。最后，生成能表明，在热力学平衡下CN $_2$比C $_2$ N更稳定。
2018-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Growth and optical properties of axial hybrid III-V/Si nanowires
具有集成发光段的混合硅纳米线可以显著地推进纳米电子学和纳米光子学。它们将在纳米级器件中结合传输和光学特性，该器件可以在基本的单电子和单光子状态下工作。III-V族材料，例如直接带隙砷化镓，是这种光学段的优秀候选材料。然而，在晶体生长过程中，由于晶格失配、不同的膨胀系数和反相边界的形成，将它们与硅连接是一个重大挑战。在这里，我们展示了一个集成砷化镓段的硅纳米线。我们精确地控制催化剂成分和表面化学，以获得无位错的界面。高光学质量的砷化镓与硅的集成通过短的磷化镓缓冲层实现。我们预计，这种混合硅/III-V纳米线为量子信息器件开辟了实用路线，其中例如电子和光子量子比特在III-V段中被操纵并存储在硅部分中。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hidden orbital polarization in diamond, silicon, germanium, gallium arsenide and layered materials
以前认为，具有反转对称性的非磁性材料的布洛赫电子态不可能具有有限的自旋极化。然而，自从Zhang等人[Nat.Phys.10，387 - 393（2014）]关于非磁性中心对称材料中布洛赫态的局部自旋极化的开创性工作以来，自旋电子学的范围已经显著拓宽。在这里，我们使用一个普遍适用的框架来证明，该框架与隐藏的自旋极化是否很小无关（例如，金刚石、Si、Ge和GaAs）或大的（例如，MoS2和WSe 2），由轨道自由度而不是自旋自由度产生的相应量，即隐藏的轨道极化，（i）在自然界中更丰富，因为它甚至在没有自旋轨道耦合的情况下也存在;（ii）更基本，因为位置相关的轨道角动量算符的带间矩阵元决定了隐藏的自旋极化。我们预测，隐藏的自旋极化的过渡金属dichalcogenides压缩后显着减少。我们建议的实验签名的隐藏轨道极化的光电子能谱，并证明了电流诱导的隐藏轨道极化可能发挥更重要的作用比它的自旋对应物在反铁磁信息技术通过计算电流驱动的反铁磁性压缩硅。
2017-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Boron isotope effect on the thermal conductivity of boron arsenide single crystals
最近发现具有锌双金属结构的砷化硼（BAs）具有异常的热导率（k），这为BAs等高热导率材料的研究提供了新的前景。随着晶体生长技术的不断发展，硼同位素对钡单晶热导率的影响仍不完全清楚。在这里，我们报告了详细的研究与不同的同位素比的BA的单晶生长，并证明，同位素纯的BA的k是至少10%以上，比从天然B生长的BA。拉曼光谱表征显示不同的BA样品之间的散射的差异。所得结果对进一步研究同位素对优化BAs的k值的影响具有指导意义。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity above 2000 W/m.K in Boron Arsenide by Nanosecond Transducer-less Time-Domain Thermoreflectance
该研究通过新开发的纳秒无传感器时域热反射技术，在高质量立方砷化硼中测得室温热导率超过2000 W/m·K，与金刚石相当，挑战了现有理论模型，并展示了其在下一代电子器件中的应用潜力。
2025-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Persistent hot carrier diffusion in boron arsenide single crystals imaged by ultrafast electron microscopy
立方硼砷化物（BAs）由于其高导热性，在微电子热管理领域具有广阔的应用前景。最近，它作为光电材料的潜力也在探索中。然而，由于可用的高质量晶体尺寸小，测量其光载流子输运性质仍然具有挑战性。在这里，我们使用扫描超快电子显微镜（SUEM）直接可视化的光激发载流子在BA单晶的扩散。令人惊讶的是，我们观察到双极扩散在低的光通量与持续的热载流子动力学超过200皮秒，这可以归因于声学和光学声子之间的大的频率间隙，相同的功能，是负责高的热导率。在较高的光通量下，我们观察到自发的电子-空穴分离。我们的研究结果表明，BA是一种有吸引力的光电材料结合高的热导率和优良的光载流子输运性能。我们的研究还证明了SUEM探测新兴材料中光载流子传输的能力。
2022-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Activated lone-pair electrons lead to low lattice thermal conductivity: a case study of boron arsenide
降低导热系数（$κ$）是提高热电性能的有效途径，可实现热能直接固态转化为电能，在废弃物资源再利用方面具有重要的应用价值。在这项研究中，我们提出了一种有效的方法来实现低$κ$通过引入孤对电子或使孤对电子立体化学活性通过键纳米设计。作为案例研究，通过在三维立方砷化硼（c-BA）的（111）横截面处切割，由于立体化学活化的孤对电子，在所得的石墨烯类BA（g-BA）的二维系统中，$κ$降低了一个以上的数量级。类似的概念也可以扩展到其他含有BAs以外孤对电子的体系，如III-V族化合物，其中发现二元化合物的$κ$调制与电负性差之间存在很强的相关性，因此，孤对电子与小的电负性差结合可能是通过键纳米设计来改变配位环境以降低$κ$的指标。所提出的实现低$κ$的方法和本研究中揭示的潜在机制将在很大程度上有利于设计具有改进性能的热电器件，特别是在未来的研究中，涉及新材料的能源应用。
2019-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermal conductivity of boron arsenide above 2100 watts per meter per Kelvin at room temperature
本研究通过降低杂质浓度制备出室温热导率超2100 W/mK的砷化硼单晶，发现其热导率呈T^-1.8依赖关系，推动相关材料实验与理论研究发展。
2025-05-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strong Temperature Dependence of Thermal Conductivity in High-Purity Cubic Boron Arsenide
本文通过合成高纯度同位素富集c-BAs单晶，利用TDTR、布里渊/拉曼散射和TRM测量，揭示了其热导率在300-600 K间呈现比理论预测更强的1/T²温度依赖性，并发现高导热样品中仍存在缺陷。
2025-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Thermal Conductivity in Single Crystal beta-Gallium Oxide
用时域热反射法（TDTR）测量了β-Ga_2 O_3单晶在80- 495 K温度范围内沿四个晶向的热导率。室温下，[010]方向的热导率最高，为27.0 ± 2.0 W/mK，[100]方向的热导率最低，为10.9 ± 1.0 W/mK。在高温下，热导率遵循Umklapp声子散射的~1/T关系特征，表明在\b{eta} -Ga 2 O 3晶体中声子主导的热传输。测量的实验热导率由第一性原理计算支持，这表明热导率的各向异性是由于沿不同晶向的声速的差异。
2014-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Electrical properties of highly-doped MBE-grown gallium phosphide nanowires
针对半导体纳米线高效掺杂的商业化难题，研究了MBE生长的Be、Si掺杂p/n型磷化镓纳米线的生长与电学特性，通过原子力显微镜定量测电导率，提出可实现满足应用需求的高掺杂水平的生长策略。
2024-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Symmetry-breaking strain drives significant reduction in lattice thermal conductivity: A case study of boron arsenide
本文通过第一性原理计算发现单轴拉伸应变通过解除声子简并和软化声子谱显著增加三声子与四声子散射，使砷化硼晶格热导率在室温下降低近80%，为通过调控晶体对称性操纵热输运提供了新途径。
2025-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Optical properties of cubic boron arsenide
砷化硼的高导热性使其成为下一代电子学和光电子学的一种有前途的材料。在这项工作中，我们报告测量的光学性质的立方砷化硼晶体，包括复杂的介电函数，折射率，在紫外线，可见光和近红外波长范围内的吸收系数。在室温下使用椭圆偏振光谱法以及透射和反射光谱法收集数据。我们利用密度泛函和多体微扰理论，考虑准粒子和激子修正，进一步计算了光学响应。直接和间接带隙的计算值（4.25 eV和2.07 eV）与测量结果（4.12 eV和2.02 eV）吻合得很好。我们的研究结果有助于在新型电子和光电应用中使用砷化硼，利用其已证明的热导率和预测的高双极载流子迁移率。
2019-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Higher-Order-Phonon Scattering Governs Targeted Control of Heat Conduction in Bulk Boron Arsenide
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；National University of Defense Technology（国防科技大学）
通过第一性原理计算和声子玻尔兹曼输运分析，研究了定向声子激发对bulk硼砷热导率的强频率依赖性调控，揭示四声子散射对热导率抑制的关键作用。
2026-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Effect of nucleation sites on the growth and quality of single-crystal boron arsenide
砷化硼（BAs）是研究最少的立方III-V族化合物，但自从证实其高于1000 W/m-K的异常高的热导率以来，它最近引起了极大的关注。然而，确定如何实现厘米级的BA单晶的生长仍然没有解决，这极大地限制了对这种有趣材料的进一步研究和潜在应用。在这里，我们报告我们的技术，通过化学气相传输方法，通过施加一个额外的成核网站生长7毫米长的BAs单晶。不同的热导率值从不同成分的成核位置上生长的BA单晶显示选择合适的成核位置材料的重要性。我们相信这些发现将激发对这种独特半导体生长的进一步研究。
2019-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence mapping and time-domain thermo-photoluminescence for rapid imaging and measurement of thermal conductivity of boron arsenide
立方硼砷化物（BAs）由于最近实验证明的高于1000 W/mK的热导率\k{appa}而引起了更大的关注。然而，它的带隙还没有得到解决，缺乏一个简单而有效的方法来探测它的晶体质量。此外，传统的\k{appa}测量方法破坏性大、耗时长，无法满足快速筛选高\k{appa}材料的迫切需求。在我们实验建立了1.82 eV作为BAs的间接带隙并观察到室温带边光致发光后，我们开发了两种新的光学技术，可以提供快速和非破坏性的表征\k{appa}，样品制备很少：光致发光映射（PL映射）和时域热光致发光（TDTP）。PL-映射提供了几乎实时的晶体质量和毫米级晶体表面上的\k{appa}的图像;而TDTP允许我们拾取样品表面上的任何点，并使用纳秒激光脉冲测量其\k{appa}。这些新技术揭示了表观单晶不仅在\k{appa}中是不均匀的，而且还由非常不同的\k{appa}畴组成。由于PL-mapping和TDTP是基于带边PL及其对温度的依赖性，因此它们可以应用于其他半导体，从而为快速识别和开发高\k{appa}半导体材料铺平了道路。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport under hydrostatic pressure and peculiar properties of the impurity energy spectrum in semiconductor arsenides of n-type: InAs, CdSnAs2, CdGeAs2 and GaAs
本文根据动力学系数随压力和温度变化的数据，研究了非掺杂砷化物InAs、GaAs、CdSnAs_2和CdGeAs_2的n型体晶体中空位的能谱。可以得出结论，深施主能级对应于这些半导体材料中砷的本征空位。定义了空位能级相对于电导带边的能级位置及其压力系数。
2015-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Measurements and Numerical Calculations of Thermal Conductivity to Evaluate the Quality of β-Gallium Oxide Thin Films Grown on Sapphire and Silicon Carbide by Molecular Beam Epitaxy
报道了一种在c面蓝宝石和4 H-SiC衬底上用分子束外延（MBE）生长的β-Ga 2 O3薄膜的低热导率研究方法。我们将实验值与数值预测进行比较，以解释薄膜中边界散射和缺陷的影响。我们使用时域热反射（TDTR）进行实验，密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程的热导率计算，和扩散失配模型TBC预测。实验的热导率约为3倍小于那些计算的类似大小的完美的Ga 2 O 3晶体。当在计算中考虑晶界、镓和氧空位以及堆垛层错的存在时，存在约1%的镓空位和106个缺陷/cm的堆垛层错密度的晶体是热导率更接近实验结果的晶体。我们的分析表明，不同类型的缺陷存在于Ga 2 O3晶体，可用于通过减少这些缺陷，从而产生具有更高的热导率的材料，以提高MBE生长的样品的质量的水平。
2022-05-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Effect of isotope disorder on the Raman spectra of cubic boron arsenide
砷化硼（c-BAs）是导热材料研究的前沿。我们提出了一个拉曼散射研究的同位素定制的立方砷化硼单晶的11个同位素组成的范围从近纯的c- $^{10}$ BA近纯的c- $^{11}$ BA。我们的研究结果提供了深刻的见解的影响，强质量无序的光学声子和外观的双模行为在混合晶体的拉曼光谱。强的同位素无序也放松了单声子拉曼选择规则，导致由声学声子引起的无序激活拉曼散射。
2020-08-11 cond-mat.mtrl-sci
An Atomistically Informed Device Engineering (AIDE) Method Realized: A case study in GaAs
本文提出AIDE方法，将第一性原理缺陷特性与实验参数集成于器件模型，动态模拟半导体缺陷化学，在GaAs中验证费米能级移动、电荷平衡及缺陷反应，为难以测量的物理量提供虚拟实验估计。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting phonon thermal transport in two-dimensional gallium nitride: higher-order phonon-phonon and phonon-electron scattering
本研究针对二维氮化镓热导率计算的差异问题，发现有限差分法中四阶原子间力常数易高估四声子散射影响，明确四声子散射使热导率降65.6%，且高载流子浓度下声子-电子相互作用对其热导率影响可忽略。
2024-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Thermal expansion coefficient and lattice anharmonicity of cubic boron arsenide
最近的测量一个不寻常的高热导率约1000 W m-1 K-1在室温下立方硼砷化物（BAs）确认从理论预测，并建议这种半导体化合物的热管理应用的潜在应用。材料的热膨胀系数和Grüneisen参数的知识有助于对其晶格非谐性的基本理解和评估其作为热管理材料的效用。然而，以前的理论计算的热膨胀系数和Grüneisen参数的BA产生不一致的结果。本文报道了从300 ~ 773 K的X射线衍射测量得到的BA的线性热膨胀系数。测量结果是在良好的协议与我们的从头计算，占原子相互作用的第五近邻。利用测得的热膨胀系数和比热，在300 K下得到BAs的Grüneisen参数为0.84 +/- 0.09，与从第一原理计算的值0.82非常一致，并且远低于先前的理论结果。我们的研究结果证实，BAs表现出更好的热膨胀系数匹配常用的半导体比其他高导热材料，如金刚石和立方氮化硼。
2019-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Anharmonicity Dictates the Thermal Conductivity of Gallium Oxide ($β-Ga_2O_3$)
针对$β-Ga_2O_3$热导率实验与理论计算的差异，本研究利用第一性原理和PBTE方法，发现考虑声子重整化能通过改变群速度和声子寿命增强各向异性热导率，并指出八面体配位镓原子的强非谐性是关键因素。
2024-10-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
High-harmonic generation in GaAs beyond the perturbative regime
我们实验研究了反射几何中砷化镓体材料中高次谐波产生的场强依赖性。我们发现，在高场的微扰标度律不再成立的振荡行为。通过构建基于Luttinger-Kohn模型的理论框架，我们成功地再现了所观察到的振荡行为。实验和理论之间的定性协议表明，场致动态带修改是至关重要的非微扰制度。我们认为起源的振荡行为的动力学本地化的基础上的Floquet子带图片。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exceptional Optical Phonon Coherence in Enriched Cubic Boron Arsenide via Suppression of Three-Phonon Scattering
Rice University（莱斯大学）；University of Houston（休斯顿大学）；Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
研究揭示了富集立方硼砷中光学声子相干性的提升，通过抑制三声子散射，实现了高纯度下的高品质因子声子相干性，为理解声子散射机制提供了关键见解。
2026-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Growth mechanisms of GaN/GaAs nanostructures by droplet epitaxy explained by complementary experiments and simulations
本文通过液滴外延在GaAs(111)A衬底上制备GaN纳米结构，结合原位/非原位表征与动力学蒙特卡洛模拟揭示氮化机理，并通过升温氮化获得密度超过10^11 cm^-2的闪锌矿结构GaN纳米点。
2024-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Dramatic Failure of the Callaway Description of Heat Flow in Boron Arsenide and Boron Antimonide Driven by Phonon Scattering Selection Rules
本研究发现Callaway简化热流模型在多数超高热导率材料中表现良好，但因无法描述砷化硼、锑化硼中多选择定则共同限制的声子散射而显著失效，为相关模型适用性与声子散射本质研究提供了见解。
2023-09-01 cond-mat.mtrl-sci
