Ab initio calculations of third-order elastic constants and related properties for selected semiconductors
我们目前的理论研究的三阶弹性常数$C_{ijk}$在氮化锌AlN，GAN和InN。我们对这些化合物的预测是基于在密度泛函理论的框架下详细的从头计算的应变-能量和应变-应力关系。为了判断计算的准确性，我们比较了从头计算结果$C_{ijk}$与实验数据可用于Si和GaAs。我们还强调了三阶弹性常数与其他表征材料非谐行为的量的关系，如二阶弹性常数的压力导数和长波长声学模式的模式Grüneisen常数。
2007-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Elastic constants of the II-IV nitride semiconductors MgSiN$_{2}$, MgGeN$_{2}$ and MgSnN$_{2}$
采用密度泛函理论计算了正交MgSiN $_{2}$、MgGeN $_{2}$和MgSnN $_{2}$的单晶弹性常数、多晶弹性模量和相关性质，并与相关的纤锌矿结构AlN、GAN和InN进行了比较.由于MgSiN $_{2}$、MgGeN $_{2}$或MgSnN $_{2}$的单晶弹性性质都没有实验研究，因此我们通过与AlN、GAN和InN的实验数据进行比较来确定计算的准确性。计算得到的MgSiN多晶$_{2}$弹性模量与实验值吻合较好。将示出MgSiN $_{2}$和MgGeN $_{2}$分别与AlN和GAN具有小的$xy$平面晶格失配，而同时比AlN和GAN两者显著更软。这表明MgSiN $_{2}$和MgGeN $_{2}$应该可以在AlN和GAN上生长而没有显著的晶格失配或应变。
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring electronic and elastic properties by varying composition of the CuGa1-xAlxS2 chalcopyrite semiconductor
采用第一性原理计算研究了CuGa 1-xAl xS 2（x=0，0.25，0.5，0.75，1.0）黄铜矿半导体的结构、电子和光学性质随组分和外界静水压的变化.介电函数和光学吸收光谱计算所有考虑的铝浓度。从计算结果中提取了计算的带隙的压力系数和能量吸收峰的最低点的位置。主要结果之一是用铝取代25%的镓（从而形成CuGa0.75Al0.25S2半导体）使太阳光谱的可见光部分的吸收增加约6%，这对于太阳能电池应用可能是重要的。
2013-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of III-V zinc-blende semiconductors from atomistic first principles
为了分析半导体器件中的量子输运，精确的电子结构对于定量预测至关重要。在这里，我们报告的所有III-V族锌半导体化合物的电子结构的理论分析。我们的计算是从密度泛函理论和最近提出的半局域交换[F. Tran和P. Blaha，Phys. Rev. Lett. 102，226401（2009）]，在线性松饼罐轨道方案内。计算的带隙和有效质量进行了比较，实验数据和良好的定量协议。使用这里提出的理论方案，III-V族化合物纳米结构中的量子输运可以自信地预测。
2013-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Transport in the Silicon Carbide Semiconductor in Phase 3C
在这项工作中，我们研究，理论上，电子迁移率的碳化硅半导体在3C相，命名为3C-SiC。3C-SiC在极端条件下显示出巨大的应用潜力。因此，对这种半导体的电子迁移率的研究具有很大的意义。本文从理论上推导了在恒定电场作用下n型掺杂3C-SiC半导体中载流子的漂移速度、位移和迁移率。分析了这些输运性质随电场强度和温度的变化关系。为此，使用具有源项（低强度电场）和运动阻力项（电阻）的微分运动方程。
2023-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structures of impurities and point defects in semiconductors
简要介绍了半导体中杂质理论的发展历史。本文提出了一个适用于类施主、类受主杂质和点缺陷的束缚激子模型，它对“浅”、“深”杂质和点缺陷提供了统一的认识。使用不同的密度泛函理论为基础的方法的计算结果的基础物理进行了讨论和解释的束缚激子模型的框架。
2018-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale electronic structure of the ferromagnetic semiconductor Cr2Ge2Te6
Cr_2Ge_2Te_6是一种具有范德华型层状结构的本征铁磁半导体材料，是一种很有前途的新型电子和自旋电子器件材料。在这里，我们结合扫描隧道显微镜和第一性原理计算研究的电子结构的Cr2 Ge 2 Te 6。Tunnel光谱揭示了一个令人惊讶的大的能级位移和变化的能隙大小的铁磁顺磁相变，以及一个特殊的双峰电子状态的Cr-网站缺陷。这些特征可以通过密度泛函理论的计算得到定量的解释，揭示了电子结构和磁序之间的密切关系。这些发现为Cr2 Ge 2 Te 6的微观电子结构和磁序起源提供了重要的新线索。
2019-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Evolution of the electronic structure with size in II-VI semiconductor nanocrystals
为了提供一个定量的准确描述的带隙变化与尺寸在各种II-VI族半导体纳米晶体，我们利用最近报道的紧束缚参数化相应的散装系统。使用相同的紧束缚方案和参数，我们计算的电子结构的II-VI纳米晶体在真实空间中的尺寸范围在5和80纳米直径。与文献中的实验结果比较表明，在整个尺寸范围内具有良好的一致性。
2003-12-30 cond-mat.mtrl-sci
Bidirectional Learning of Relationships between Atomic Environments and Electronic Band Dispersion in Semiconductor Heterostructures
Ann and H.J. Smead Aerospace Engineering Sciences, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校安恩和H.J.斯梅德航空航天工程科学系）
本文提出一种双向学习方法，通过原子分辨光谱函数连接原子环境与电子能带散射，揭示异质结中不同原子环境的光谱特征，并为解释光谱数据和探索复杂半导体异质结的电子性质提供新途径。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Relativistic First-Principles Full Potential Calculations of Electronic and Structural Properties of group IIIA-VA semiconductors based on Zeroth Order Regular Approximation (ZORA) Hamiltonian
采用零阶正则近似（ZORA）相对论哈密顿量和Kohn-Sham形式的密度泛函理论（KSDFT），在局域自旋密度近似（LSDA）下，对Ⅲ A-VA族（InAs，GaAs，InP）半导体进行了第一性原理全势计算.相对论的影响是通过执行完全相对论，标量相对论和非相对论计算来阐明的。结构和电子能带结构参数的确定，包括分裂能量，带隙，和变形势。利用投影布居加权态密度（PDOS）和重叠布居加权态密度（OPWDOS）研究了平衡态和静水压下的化学键性质。将ZORA结果与增强平面波加局域轨道方法（APW+lo）进行了比较，并进行了实验验证.建立了ZORA相对论哈密顿量用于研究半导体电子和结构性质的可行性和鲁棒性。
2010-05-04 cond-mat.mtrl-sci
Structural phase transition and bandgap control through mechanical deformation in layered semiconductors 1T-ZrX2 (X = S, Se)
施加弹性形变可以局部地且可逆地调节材料的物理性质。空间调制的晶格变形可以产生带隙梯度，有利于光电子器件中的光生电荷分离和收集。这些优点受到材料在断裂之前可以承受的最大弹性应变的阻碍。通过剥离过渡金属二硫属化物TMD得到的纳米材料是弹性形变的理想场所，因为它们可以承受高达百分之几的大弹性应变。然而，具有高度应变可调特性的可剥离TMD已被证明对研究人员具有挑战性。我们研究了1 T-ZrS 2和1 T-ZrSe 2，具有大带隙的可剥离半导体。在压缩变形下，两种TMD都显著改变其物理性质。1 T-ZrSe 2经历了一个可逆的转变成一个奇异的三维晶格，与一个超导体到金属的过渡。在ZrS 2中，两种不同层状结构之间的不可逆转变伴随着突然14%的带隙减小。这些结果表明，锆基TMD是一个最佳的应变可调平台的空间纹理带隙，具有很强的潜力，为新的光电子器件和光捕获。
2020-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Topological Bonding and Electronic properties of Cd$_{43}$Te$_{28}$ semiconductor material with microporous structure
基于密度泛函理论，本文利用结合能与键电荷模型研究Cd43Te28微孔半导体的电子性质，提出通过原子坐标与波相位描述拓扑化学键的方法，为精确分析微孔半导体材料性质提供创新技术。
2023-04-04 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
Pressure-dependent semiconductor-metal transition and elastic, electronic, optical, and thermophysical properties of SnS binary chalcogenide
采用密度泛函理论研究了SnS二元化合物的压力相关物理性质。计算的弹性常数表明，SnS是机械稳定和脆性的环境条件下。随着压力的增加，化合物变得有延展性。泊松比也表明随着压力的增加脆-韧性转变。SnS的硬度随着压力的增加而显著增加。该化合物具有弹性各向异性。基态电子能带结构是半导体的，具有小的带隙，在压力下变成金属。随着压力的增加，能带变得越来越分散，而电子关联随着压力的增加而减小。SnS的德拜温度和声子热导率都随压力的增加而急剧增加。该化合物的熔融温度低。混合键合特性与离子和共价键的贡献。SnS是一种良好的紫外线吸收剂。材料的反射率随着压力的增加而增加。反射率在很宽的光谱范围内是非选择性的。低能量折射率高。所有这些光学特性对于未来的光电子器件应用是有用的。光学各向异性低。
2022-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Radiation induced electronic trap states and local structural disorder in van~der~Waals bonded semiconductor crystals
在受控的X射线辐照实验中，在原型范德华键合半导体Rubrene中形成陷阱态的定量研究剂量高达82 Gy（Gy = J/kg）。约100个电子陷阱态，位于价带上方约0.3 eV处，由每个吸收的8 keV光子产生，这比1 MeV质子产生的多2-3个数量级。热退火显示，以减少这些陷阱。局域结构无序，这也被诱导的其他手段在不同的研究中，因此被确定为一个共同的起源的陷阱态的范德华键合分子有机半导体。
2016-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and transport in amorphous metal oxide and amorphous metal oxy-nitride semiconductors
近来，非晶氧化物半导体（AOS）由于其低温可加工性、高迁移率和用于显示器背板和其它大面积应用的面积均匀性而获得商业兴趣。多阳离子非晶氧化物（a-IGZO）已经被广泛研究并且现在正在商业应用中。在文献中提出，重叠的In-5s轨道形成导电路径，并且载流子迁移率由于多个阳离子的存在而受到限制，这些阳离子为a-IGZO半导体中的电子输运产生势垒。已经提出了朝向非晶半导体的多阴离子方法来克服这种限制，并且已经显示出与多阳离子非晶半导体相比，实现了高达一个数量级的霍尔迁移率。在本工作中，我们比较了多阳离子非晶半导体，a-IGZO和多阴离子非晶半导体，a-ZnON的电子结构和电子输运的计算方法。结果表明，在a-IGZO中，载流子的输运路径是通过混合阳离子的外层s轨道的重叠，而在a-ZnON中，载流子的输运路径是通过Zn-4s轨道的重叠形成的，这是唯一存在的金属阳离子类型。我们还表明，对于多组分离子型非晶半导体，电子输运可以解释在轨道重叠积分，可以计算出的结构信息，并具有直接相关的载流子有效质量，这是计算昂贵的第一原理DFT方法计算。
2019-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Amorphous Copper Iodide: A p-type Transparent Semiconductor
用从头算分子动力学方法计算了p型透明非晶半导体CuI的原子和电子结构。它被发现是由一个随机的四面体键合网络。空穴的有效质量被发现是相当低的，在晶体中。价带最大（VBM）态具有I（p）-Cu（t2 g）-I（p）混合特征，并且其能量对无序相对不敏感。碘过量产生空穴，将费米能级移动到价带中，但它不会将费米能级钉扎在VBM迁移率边缘以上。因此，如果p掺杂，费米能级可以容易地进入价带，类似于In-Ga-Zn氧化物半导体中电子的行为，但与a-Si：H中电子的行为相反。这表明非晶CuI可以制成有效的p型透明半导体。
2020-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic fitness function for screening semiconductors as thermoelectric materials
我们介绍了一个简单而有效的电子健身功能（EFF），描述了电子方面的热电性能。该EFF基于电子结构的复杂性找到克服$σ$和$S$之间的逆关系的材料，而不管具体来源（例如，等值面曲率、谷简并、重-光带混合、谷各向异性或降维）。该功能非常适合高通量筛选应用。我们将此函数应用于75种不同的热电和潜在的热电材料，包括全和半Heusler，二元半导体和Zintl相。我们发现一个有效的筛选使用此运输功能。EFF识别已知的高性能$p$和$n$型Zintl相和半Heuslers。此外，我们发现了一些以前未研究的阶段与优越的EFF。
2017-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Elastic Spin Relaxation Processes in Semiconductor Quantum Dots
在零维环境中，研究了弹性自旋-声子过程引起的电子自旋退相干。具体而言，理论处理开发的声子势的波动，以及通过自旋轨道和超精细相互作用在半导体量子点中的电子处理频率的过程。分析确定了条件（磁场、温度等）其中弹性自旋-声子过程可以支配具有电子自旋翻转跃迁的非弹性对应物。特别地，计算结果说明了源于具有多个等效能量最小值的半导体量子点中的谷间跃迁的弹性退相干机制的潜在意义（例如，SiGe中的X谷）。晶格非谐性和声子衰变的自旋弛豫的作用也检查随着轨道状态之间的随机电子跃迁所造成的局部有效场的波动。数值估计提供了典型的GaAs和Si基量子点。
2006-12-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Strain-induced Dirac cone-like electronic structures and semiconductor-semimetal transition in graphdiyne
利用第一性原理计算结合紧束缚近似，发现石墨炔中存在应变诱导的超导-半金属相变。结果表明，随着双轴拉伸应变的增加，石墨炔的带隙从0.47 eV增加到1.39 eV，而随着单轴拉伸应变的增加，带隙从0.47 eV减小到几乎为零，并观察到Dirac锥状电子结构.单轴应变引起石墨二炔电子结构的变化是由于几何对称性破缺导致能带简并度提高。公开了石墨二炔在应变下的性质与石墨烯的性质显著不同。
2012-11-14 cond-mat.mtrl-sci
A comparative study of the structural, elastic, thermophysical, and optoelectronic properties of CaZn$_2$X$_2$ (X = N, P, As) semiconductors via ab-initio approach
本文用密度泛函理论计算了三元半导体CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）的结构、弹性、晶格动力学、热物理和光电性质.所得到的晶格参数与实验值和其他理论结果吻合得很好。这些弹性常数满足机械稳定性准则。此外，许多热物理参数的这些化合物，包括德拜温度，平均声速，熔化温度，热容，晶格热导率等的弹性常数和模量的综合分析表明，CaZn $_2$ X $_2$化合物具有较好的可加工性，相对较高的维氏硬度和相对较低的德拜温度。首次研究了CaZn $_2$ P $_2$和CaZn $_2$ As $_2$的声子色散曲线和声子态密度。从声子色散曲线可以看出，体相CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）化合物是动态稳定的.通过能带结构和电子态能量密度研究了其电子性质。电子能带结构表明，CaZn $_2$ N $_2$和CaZn $_2$ As $_2$具有直接带隙，而化合物CaZn $_2$ P $_2$具有间接带隙.研究了CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）化合物的成键特性。与能量相关的光学参数与电子态的能量密度特征有很好的对应关系。我们对这些半导体材料的反射率、吸收系数、折射率、介电函数、电导率和损耗函数进行了深入的讨论。对CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）的光吸收光谱、反射光谱和折射率的研究表明，该化合物有望用于光电子器件…
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Electronic Structure of Mn doped GaAs, GaP, and GaN semiconductors
基于局域自旋密度近似（LSDA）和自相互作用修正的局域自旋密度方法（SIC-LSD），对Mn掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的电子结构进行了第一性原理计算.我们发现，这是至关重要的，使用自相互作用自由的方法来正确地描述电子基态。的SIC-LSD计算预测适当的电子基态配置的Mn在GaAs，GaP和GAN。对（GaMn）As中的磁矩和p-d交换进行了定量计算，结果与实验符合得很好。这些结果使我们能够验证常用的磁性半导体模型。此外，我们讨论了从密度泛函理论计算中提取局域能级结合能的微妙问题。我们提出了三种方法，考虑到最终状态的影响，以估计的结合能的锰在GaAs的d水平。我们发现计算值和估计从photoemisison实验之间有很好的协议。
2006-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Band dispersion and electronic lifetimes in crystalline organic semiconductors
从理论上研究了晶体有机半导体（OSC）中几种微观相互作用对光电发射谱的影响。有人认为，它们的相对作用可以通过分析它们的温度和它们的动量/能量依赖性来解开。我们的分析表明，极化热带变窄，这是在OSC中的电输运的大多数理论的基础，是不一致的，在这些材料的微观参数的范围内适当。提出了一种替代方案来解释实验趋势。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Effect of realistic metal electronic structure on the lower limit of contact resistivity of epitaxial metal-semiconductor contacts
用全带密度泛函理论和半经验紧束缚（TB）方法研究了金属电子结构对[100]取向n-Si电阻率下限的影响.使用模拟单元格的界面化学外延CoSi 2 [100]取向的Si实验观察到的指导下，它表明，“理想金属”的假设失败，在某些情况下，因此低估了接触电阻率的下限在n-Si的至少一个数量级在高掺杂浓度。在金属和半导体的横向动量空间的失配，所谓的“谷过滤效应”，被证明是依赖于模拟的界面化学。结果强调，需要明确列入金属原子和电子结构的原子模型的传输跨越金属半导体接触
2014-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Chemical Diffusion at Mixed Ionic Electronic Semiconductor Interfaces and comparison with La2NiO4+d epitaxial thin films
本文用标准半导体物理学的方法描述了混合离子电子导体（MIEC）的一个简单模型。该模型允许理解缺陷平衡和电荷传输在理想的异质结材料之间同时进行电子和离子点缺陷，并探讨如何整流效应的电子或离子电流可能会影响化学扩散和电压下极化的接口。我们发现定性良好的协议与实验测量的电导弛豫的La 2 NiO 4 +d薄膜外延生长在NdGa O 3（110）衬底上时，考虑到可能的膜和衬底之间的氧交换。我们讨论了这个模型的影响，以了解空间电荷层的形成和氧化物薄膜异质结构的化学扩散时，暴露在高温和不同的氧分压。
2013-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure of Magnetic Semiconductor CdCr_2Te_4: A Possible Spin-Dependent Symmetry Filter
本文采用密度泛函理论、Hubbard U相互作用和屏蔽杂化交换势对尖晶石型CdCr_2Te_4的电子结构和磁结构进行了理论研究。我们发现，在后一种方法中的基态是半导体的，在这个磁半导体系统中，我们计算复杂的能带结构，找到一个缓慢衰减的倏逝$\tildeΔ_1$状态可能适合于实现自旋相关的对称性过滤器效果。
2013-11-10 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
Realistic Tight Binding Model for the Electronic Structure of II-VI Semiconductors
我们分析了在LMTO方法中获得的II-VI族半导体的电子结构，以达到一个现实的和最小的紧束缚模型，参数化，以提供价带和导带的准确描述。结果表明，最近邻$sp^3d^5$模型是相当足够的，以描述在很大程度上的电子结构，这些系统在很宽的能量范围内，避免使用任何虚构的$s^*$轨道。所得到的跳变参数服从Harrison提出的普适标度律，保证了对其他系统的可移植性。此外，我们表明，在这些化合物的键合中的某些微妙的功能，需要包括阴离子-阴离子的相互作用，除了最近邻的阳离子-阴离子的相互作用。
2003-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Molecular fingerprints in the electronic properties of crystalline organic semiconductors: from experiment to theory
通过比较光电子能谱与非微扰动力学平均场论扩展到多体从头计算，我们表明，在突出的情况下，并五苯晶体的一个很好的协议与实验的带宽，色散和寿命的空穴载流子带可以实现在有机半导体中提供一个适当的帐户的耦合到分子的振动模式和存在的障碍。我们的研究结果合理化越来越多的实验证据，即使是最好的能带结构理论的基础上的电子相互作用的多体处理不能重现实验光电发射数据在这类重要的材料。
2012-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Fully analytic valence force fields for the relaxation of group-IV semiconductor alloys: elastic properties of group-IV materials calculated from first principles
Si $_{y}$ Ge $_{1-x-y}$（C，Sn，Pb）$_{x}$合金作为实现直接带隙IV族半导体的途径已经引起了显著的关注。使用密度泛函理论（DFT）-采用局域密度近似和混合Heyd-Scuzeria-Ernzerhof交换相关泛函-我们计算的晶格参数，放松和内部弹性常数，和内部应变（Kleinman）参数元素（金刚石）第IV族材料和锌的III-IV化合物。我们的DFT计算支持一个鲜为人知的实验重新评估的$α$ -锡弹性常数，并反驳了最近的预测，在选定的IV-IV化合物的动态不稳定性。DFT计算的结构和弹性特性与最近导出的谐波价力场（VFF）的分析参数化结合使用[Phys. Rev. B 100，094112（2019）]，以获得Si $_{y}$ Ge $_{1-x-y}$（C，Sn，Pb）$_{x}$和Si $_{x}$ Ge $_{1-x}$合金的一组完整的VFF势。解析参数化精确地再现了松弛的弹性常数和Kleinman参数，而不依赖于数值拟合，允许精确和计算成本低廉的晶格弛豫。VFF电势的准确性通过与（i）包含替代C、Ge（Si）、Sn或Pb杂质的有序Si（Ge）合金超晶胞的DFT超晶胞弛豫的结果进行比较来证明，其中还与模型分析VFF进行比较，以及（ii）无序Si $_{x}$ Ge $_{1-x}$合金超晶胞。我们提出的VFF势能够实现代表块状IV族合金或IV…
2021-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic stopping power in a narrow band gap semiconductor from first principles
研究了小带隙半导体中电子阻止本领与方向和碰撞参量的关系，以及电子阻止本领的速度阈值行为。我们采用含时演化的密度泛函理论计算了H原子在相对低堆积密度的半导体Ge中的电子阻止本领。计算是在沟道条件下进行的，具有不同的碰撞参量和不同的晶体方向，弹丸速度范围从0.05到0.6原子单位。与现有实验的令人满意的比较支持的结果和结论超出了实验范围。计算出的电子阻止本领被发现是不同的，在不同的晶体方向，然而，强烈的碰撞参量的依赖性只观察到在这些方向之一。在实验中观察到的独特的速度阈值被很好地再现，其与带隙的非平凡的关系如下微扰理论参数令人惊讶地好。这个简单的模型也成功地解释了为什么不同的密度泛函给出了相同的阈值，即使有显着不同的带隙。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal studies and electronic structure investigation of a room-temperature semiconductor NaMnAs
本文报道了NaMnAs单晶的合成，证实了它的反铁磁有序性，并用光电子能谱对样品进行了表征。电子结构进行了研究，使用光学透射率，X射线和紫外光谱和理论建模时，使用局域密度近似（LDA）扩展到LDA+U海森堡模型参数确定。光学透射率测量证实了NaMnAs是半导体的理论预测。此外，Néel温度是第一次从磁化强度的温度依赖性，与我们的蒙特卡罗模拟一致。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Comprehensive study on band-gap variations in $sp^3$-bonded semiconductors: roles of electronic states floating in internal space
我们已经进行了电子结构计算，以探索带隙对$sp^3$键合半导体材料的多型体的依赖性，即，SiC、AlN、BN、GAN、Si和金刚石。在这项全面的研究中，我们发现，带隙变化取决于多型体是常见的$sp^3$键合半导体; SiC，AlN和BN表现出最小的带隙在$3C$结构，而金刚石在$2H$结构。我们还阐明了带隙变化的微观机制是由导带底（CBM）处沟道内空间的特殊电子态$floating$引起的，沟道内的静电势和沟道长度影响CBM的能级.
2017-01-01 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Prediction of Electronic Transport in Experimental Semiconductor Heterostructures via Physics-Based Machine Learning
电子输运性质预测的第一性原理技术近年来发展迅速。然而，它仍然是一个挑战，模型异质结构纳入可变性，由于制造工艺。基于机器学习（ML）的材料信息学方法（MI）越来越多地用于加速具有目标特性的新材料的设计和发现，并将第一性原理技术的适用性扩展到更大的系统。然而，很少有研究利用MI来学习电子结构性质，并使用这些知识来预测各自的输运系数。在这项工作中，我们提出了一个电子传输信息学（ETI）框架，该框架训练小系统的从头算模型，并预测硅/锗异质结构的热电势超出了第一原理技术可访问的长度范围，与测量数据相匹配。我们展示了MI的应用，以提取重要的物理，确定电子输运在半导体异质结构，打破了追求的组合策略，特别是热电材料。我们预计，ETI将有广泛的适用性，以不同的材料类别。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of a Wide-gap Semiconductor Alloy: Zn_xMg_{1-x}S_ySe_{1-y}
$Zn_xMg_{1-xS_ySe_{1-y}}$固溶体的结构性质是由计算炼金术和集团扩张方法与蒙特卡罗模拟相结合。我们确定的合金的相图，并表明，均匀相的特点是大量的短程有序之间发生的第一近邻。电子结构计算表明，合金的能隙对这种短程有序相当敏感。
1997-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Emerging ultra-wide band gap semiconductors for future high-frequency electronics
本研究通过高通量计算筛选，结合约翰逊和巴利加品质因数及热导率，评估超宽禁带半导体在高频电子学中的潜力，为发现突破性能界限的新材料奠定基础。
2025-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling in semiconductors at high electronic temperatures
本文提出基于紧束缚分子动力学的非微扰方法，计算了14种辐照半导体在高达约25,000 K下的电子-声子耦合参数，发现非平衡与平衡态耦合参数差异最多约35%，证实可用单一电子温度表征。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of structural distortion and nature of bonding on the electronic properties of defect and Li doped CulnSe2Chalcopyrite Semiconductors
本文报道了黄铜矿半导体CuInSe 2、CuIn 2Se 4和Cu0.5Li0.5InSe2的结构和电子性质。我们的计算是基于紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）中的密度泛函理论。计算的晶格常数、阴离子位移（u）、四角畸变（η = c/2a）和键长与实验值符合得很好。结果表明，这些化合物是直接带隙半导体。在LDA的限制范围内，我们计算的CuInSe_2和Cu_（0.5）Li_（0.5）InSe_2的带隙分别为0.79eV和1.08eV，与实验值符合得很好。CuIn_2Se_4的带隙为1.50 eV。由于p-d杂化，CuInSe 2、CuIn 2Se 4和Cu0.5Li0.5InSe2的带隙分别减小了59.57%、23.61%和48.82%;由于结构畸变，CuInSe 2、CuIn 2Se 4和Cu0.5Li0.5InSe2的带隙分别减小了16.85%、9.10%和0.92%。我们还讨论了键的性质对所有三个化合物的电子性质的影响。
2011-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Effect of p-d hybridization and structural distortion on the electronic properties of AgAlM2 (M = S, Se, Te) chalcopyrite semiconductors
采用基于密度泛函理论（DFT）的自洽紧束缚线性Muffin Tin轨道（TB-LMTO）方法，对AgAlM 2（M = S，Se，Te）黄铜矿半导体的结构和电子性质进行了从头算研究.计算的晶格常数、负离子位移参数（u）、四面体畸变（η = c/2a）和键长等均与实验值符合良好。我们的研究表明，这些半导体是直接带隙半导体，带隙分别为1.98 eV，1.59 eV和1.36 eV。在局域密度近似（LDA）的限制下，与实验值符合得很好。对阴离子置换效应和p-d杂化效应的研究表明，AgAlM_2（M = S，Se，Te）的禁带宽度因阴离子置换效应分别增加了9.8%，8.2%和5.1%，因p-d杂化效应分别减小了51%，47%和42%。
2010-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-induced electronic mixing and enhancement of ferromagnetic ordering in EuX (X=Te, Se, S, O) magnetic semiconductors
在金刚石对顶砧装置上，用特定元素和轨道的X射线吸收光谱研究了EuX（X=Te，Se，S，O）单硫族化合物的电子结构与压力和阴离子的关系.各向同性晶格收缩通过诱导Eu 4{ \it f}和5{ \it d}电子轨道的混合而提高铁磁有序温度。阴离子取代（Te $\to$ O）通过自旋极化阴离子{ \it p}态增强竞争交换途径，抵消伴随的晶格收缩的效果。这些结果对于通过界面应变或化学取代来增强薄膜中FM交换相互作用的努力具有重要意义。
2008-12-19 cond-mat.mtrl-sci
The electronic structure of the antiferromagnetic semiconductor MnSb_2S_4
采用密度泛函理论（DFT）的局域自旋密度近似（LSDA）从头计算方法，研究了正交晶系（oP28）和单斜晶系（mC28）MnSb2S4的电子能带结构.使用增广球面波（ASW）的方法，考虑到铁磁，铁磁，亚铁磁和反铁磁模型排序的电子特性和化学键的分析。与实验结果相一致，这两种MnSb_2S_4变体都是反铁磁的。虽然单斜多晶型物的实验带隙没有得到，但正交MnSb_2S_4的计算带隙与实验带隙接近。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and electronic structure of quaternary semiconductors Cu$_2$ZnTiSe$_4$ and Cu$_2$ZnTiS$_4$ for solar cell absorber
我们设计了两种新的I2-II-IV-VI 4四元半导体Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$，并采用第一性原理电子结构计算方法对其晶体结构和电子结构进行了系统的研究。在所考虑的晶体结构中，确认了Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$的带隙来源于完全占据的Cu 3 $d$价带和未占据的Ti 3 $d$导带，锌黄铜矿结构应该是基态。此外，我们的计算表明，Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$具有与Cu $_2$ ZnTSe $_4$和Cu $_2$ ZnTS $_4$相当的带隙，但吸收系数$α(ω)$几乎大两倍。因此，该材料有望成为太阳能电池吸收剂的候选材料。
2012-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Localization of electronic states in III-V semiconductor alloys: a comparative study
III-V族半导体合金的电子性质研究使用第一性原理，重点是电子态的空间局域化。我们比较本地化的能带边缘，由于在主机GaAs中的各种等价杂质，包括其对光致发光线宽和载流子迁移率的影响。在能带边缘的本地化的极端与个别元素的能力，以改变带隙和相对带对齐。此外，替代性缺陷的形成能的计算和链接到与合金的生长和成形性相关的挑战。光谱分辨的逆参与比被用来映射本地化的前瞻性GaAs基材料合金的B，N，In，Sb和Bi的1.55 $μ$ m波长的电信激光器。这种分析是补充的电子结构和讨论的影响本地化的光学增益和俄歇损耗的带展开。光致发光谱的展宽和载流子迁移率的实验数据的一致性表明，局域化特性可以作为半导体合金工程的指导方针。
2017-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Termination-dependent surface properties in the giant-Rashba semiconductors BiTeX (X = Cl, Br, I)
非中心对称半导体BiTeX（X = Cl，Br，I）在其电子结构中表现出大的Rashba型自旋轨道分裂，使其成为自旋电子学的候选材料。然而，BiTeI（0001）单晶表面通常由Te和I终端的堆垛层错诱导域，这意味着空间上不均匀的电子结构。本文结合扫描隧道显微镜（STM）、光电子能谱学（ARPES，XPS）和密度泛函理论（DFT）计算，系统地研究了BiTeX（0001）表面的结构和电子性质。对于X = Cl，Br，我们观察到宏观单端表面。我们讨论了三种材料之间的化学特性的成键特性，表面电子结构，和表面形貌。
2015-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Exchange-correlation corrections for electronic properties of half-metallic Co$_2$FeSi and nonmagnetic semiconductor CoFeTiAl
我们考虑了两种钴基全Heusler化合物CoFeTiAl和Co $_2$ FeSi，库仑相关效应对它们起着重要的作用。由于标准的GGA方案不能提供费米能级附近的电子性质的精确描述，我们使用一个元GGA功能能够改善CoFeTiAl和Co $_2$ FeSi的电子性质的描述。特别是，我们发现一个更好的协议与实验的磁矩和能带隙。此外，我们的计算表明，压力增强的绝缘性能的Co $_2$ FeSi和CoTiFeAl。
2020-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Layer-dependent Raman spectroscopy and electronic applications of wide-bandgap 2D semiconductor \b{eta}-ZrNCl
近年来，二维（2D）层状半导体由于其在下一代电子学和光电子学中的潜力而受到广泛关注。宽带隙二维半导体在蓝光和紫外波段尤为重要，而在这一波段的二维材料很少。在这里，单层\b{eta} -型氯化氮锆（\b{eta} -ZrNCl）是第一次隔离，这是一个空气稳定的层状材料，具有约3.0 eV的带隙的散装。系统研究了ZrNCl从单层、双层到块体的层相关拉曼散射，发现其面外A1 g峰在~189 cm-1处发生了蓝移。重要的是，该A1 g峰在单层中不存在，这表明它是快速识别单层和确定2D ZrNCl厚度的指纹。基于少层ZrNCl的背栅场效应晶体管显示出108的高开/关比。这些结果表明，2D \b{eta} -ZrNCl的电子应用的潜力。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
A Comprehensive Study of $g$-Factors, Elastic, Structural and Electronic Properties of III-V Semiconductors using Hybrid-Density Functional Theory
尽管每年都有大量的III-V族半导体理论研究报告，但我们对原子的理解仍然有限。由于非物理的自相互作用问题，主要影响半导体中的带隙和自旋轨道分裂（SOC），特别是具有类似带隙和SOC大小的III-V系统，因此理论方法在同等基础上产生精确的结构和电子性质的局限性。我们将报告采用屏蔽混合DFT框架对III-V族半导体的结构和电子性质的一致性研究，拟合12种不同III-V族化合物的$α$参数，即AlN、AlP、AlAs、AlSb、GAN，GaP，GaAs，GaSb，InN，InP，InAs，InSb，以减小带隙和SOC的理论值与实验值之间的偏差，并考虑了结构弛豫效应。除了AlP，其$α= 0.127$，我们获得了从0.209到0.343的$α$值，与普遍值0.25的偏差小于0.1。我们的晶格参数和弹性常数的结果表明，$α$的拟合不影响这些结构参数相比，HSE 06功能，其中$α= 0.25$。基于$\textbf{k}{\cdot}\textbf{p}$方法对能带结构的分析表明，有效质量与实验值一致，这可以归因于带隙和SOC的同时拟合。最后，我们估计了直接从能带结构中提取的$g$ -因子的值，其接近实验结果，表明所获得的能带结构产生了一组真实的$\textbf{k}{\cdot}\textbf{p}$参数。
2018-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Origins of Elastic Behavior in Rocksalt, Zinc-Blende and Wurtzite 3d Transition-Metal Nitrides
University Freiburg（弗赖堡大学）；Univ. Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学、法国国家科学研究中心、格勒诺布尔理工学院、内尔研究所）
本文通过从头算研究第四周期过渡金属氮化物，揭示成键/反键轨道占据及晶体结构对称性对弹性质演变的电子起源。
2026-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Electronic band structure and ambipolar electrical properties of Cu2O based semiconductor alloys
通过合金化来调节光电特性对于半导体技术是必不可少的。目前，大多数使用等价和同构合金（例如，IV族和III-V族），但是当考虑通过混合异价和异质结构成分的更复杂的合金时，可以想象到新型功能材料的巨大且未开发的空间。真正的挑战在于定量预测这类复杂合金的性能，以指导其实验探索。我们开发了一种方法来预测的能带结构和电学性质的从头计算的组成依赖性，通过扩展传统的稀缺陷模型，以更高的（合金）浓度。考虑到合金的异价（镁，锌，镉）阳离子和等价的阴离子（S，硒）到CuO，我们预测的可调性的带隙能量和掺杂水平在很宽的范围内，包括从p型到n型的类型转换。Zn和Se取代的Cu 2 O的初始合成和表征支持缺陷模型，表明这些合金作为有前途的新型氧化物半导体材料。
2014-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic functionalization of the surface of organic semiconductors with self-assembled monolayers
分子自组装已被广泛用于金属和氧化物的表面改性，用于各种应用，包括分子和有机电子学。本研究的目标之一是了解这些表面的电子性质可以通过自组装单分子膜（SAM）进行修改。在这里，我们展示了一种新型的分子自组装：在有机半导体表面生长有机硅烷自组装膜，这导致有机材料的表面电导率急剧增加。对于具有大偶极矩的有机硅烷分子，SAM诱导的有机分子晶体的表面电导率接近每平方10^-5 S，这与超高载流子密度下有机场效应晶体管（OFFET）实现的最高电导率相当。SAM功能化的有机表面是完全可接近的环境，这使得它们非常有吸引力的传感应用。我们已经观察到，极性分子的蒸气与SAM功能化的有机半导体的相互作用导致电导率的快速和可逆的变化，与分析物蒸气的压力成比例。
2007-10-09 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic and magnetic properties of new oxide perovskite BaVO3: a first-principles study
采用第一性原理FLAPW-GGA方法，系统研究了新合成的3d 1钙钛矿型BaVO 3的结构、弹性、磁性、电子结构和化学键图像.所得到的结果进行了讨论，比较与现有的实验数据，以及与之前获得的同构和等电子SrVO 3钙钛矿。
2014-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Room temperature wavelike exciton transport in a van der Waals superatomic semiconductor
该研究在范德华超原子半导体Re6Se8Cl2中发现声学激子-极化子，实现室温下准弹道类波的长距离激子输运，揭示其源于准平能带与强声子耦合，为室温弹道半导体研发提供新方向。
2023-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic bands of III-V semiconductor polytypes and their alignment
本文用LDA-1/2方法计算了GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs和InSb四种多型体3C、6 H、4 H和2 H的准粒子能带结构，并计算了它们的自旋轨道相互作用。结果被用来获得两个多型体之间的导带和价带的带偏移$ΔE_c$和$ΔE_v$。能带结构的排列是基于每个多型体的分支点能量$E_{\rm BP}$。排列的电子结构被用来解释异质但同质结的性质。的差距和偏移量允许讨论最近获得的光谱结果在III-V纳米线的这种结。
2012-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, magnetic and galvanomagnetic properties of Co-based Heusler alloys: possible states of a half-metallic ferromagnet and spin gapless semiconductor
不同X $_2$ YZ Heusler合金的能隙参数以及相应的电子、磁性和电磁性质可能会有很大差异。特别是具有几乎100%自旋极化的载流子的半金属铁磁体（HMF）和自旋无隙半导体（SGS）是自旋电子学的有前途的材料。跟踪Co $_2$ YSi（Y = Ti、V、Cr、Mn、Fe）和Co $_2$ MnZ Heusler合金（Z = Al、Si、Ga、Ge）在可能的HMF和/或SGS状态下的电、磁和电流磁性质的变化，并建立它们的互连。发现磁化强度和剩余电阻率的值发生了显著变化，同时观察到这些电子和磁性特征的变化与价电子数和自旋极化之间的相关性。
2021-02-01 cond-mat.mtrl-sci
