Extremely low energy ARPES of quantum well states in cubic-GaN/AlN and GaAs/GaAlAs heterostructures
量子阱异质结构已被广泛用于实现各种光学和电子器件。为了进一步改进和开发它们的潜力，需要对它们的电子结构有基本的了解。到目前为止，最常用的实验技术，为这一目的一直是全光学光谱方法，然而，一般是在动量空间平均。角分辨光电子能谱学（ARPES）可以获得额外的信息，它测量电子结构与动量分辨率。在这里，我们报告使用极低能量的ARPES（光子能量$\sim$ 7 eV），以增加其深度灵敏度和访问掩埋的QW状态，分别位于3 nm和6 nm的表面下的GaN/AlN和GaAs/AlGaAs异质结。我们发现在GaN/AlN中确实可以观察到量子阱态，但由于表面粗糙度高，不能观察到量子阱态的能量色散。另一方面，GaAs/AlGaAs量子阱态埋得太深，以至于不能被极低能量的ARPES探测到。由于样品表面较平坦，GaAs/AlGaAs的ARPES谱在动量空间中表现出明显的特征，这些特征可以重新传导到QW结构最表层的能带结构。我们的研究结果提供了重要的信息所需的样品的性质进行极低能量的ARPES实验的电子状态埋在半导体异质结构。
2021-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
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
Impact ionization rates for Si, GaAs, InAs, ZnS, and GaN in the $GW$ approximation
本文采用第一性原理方法，在$GW$近似（$GW$ A）下计算了半导体的碰撞电离率（IIR）。IIR是从$GW$ A中的准粒子（QP）宽度计算的，因为它可以被识别为QP到较低能量QP的衰减速率加上独立的电子-空穴对。准粒子自洽$GW$方法被用来生成$GW$ A需要作为输入的非相互作用哈密顿量。小的经验修正，以重现实验带隙。我们的结果是在合理的协议与以前的工作，虽然我们观察到一些差异。特别是，我们发现高IIR在低能量的窄禁带半导体InAs。
2008-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure of rare-earth impurities in GaAs and GaN
计算了GaAs和立方GAN中替代型稀土杂质的电子结构。用自相互作用修正的局域自旋密度近似计算了稀土离子的总能量，由此可以研究稀土离子4f开壳层的几种构型。对于n=4、8和16，缺陷由REGa $_{n-1}$ As $_n$类型的超晶胞模拟。优选的缺陷是稀土取代Ga，在这种情况下，发现本征材料中的稀土化合价在除了GAN中的Ce和Pr之外的所有情况下都是三价的。在所有情况下，3+ -> 2+ f能级都高于理论导带边，并且仅在GaAs中的Eu、Tm和Yb以及GAN中的Eu的实验带隙内。稀土杂质与价带顶态和导带底态的交换相互作用较弱，比Mn杂质的交换相互作用小1 ~ 2个数量级。因此，耦合强度不足以允许稀释杂质的铁磁有序化，除非在非常低的温度下。
2006-03-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ge doping of GaN beyond the Mott transition
我们提出了一个研究的锗作为n型掺杂的纤锌矿GAN薄膜生长的等离子体辅助分子束外延，达到载流子浓度高达6.7E20 cm-3，在300 K，远远超过莫特密度。发现Ge浓度和自由载流子密度在所研究的范围内与Ge通量成线性比例。所有的GAN：Ge层都呈现出光滑的表面形貌，没有任何凹坑或裂纹，并且样品的镶嵌性与Ge浓度没有明显的依赖关系。GAN：Ge带隙随载流子浓度的变化与电子-电子、电子-离子相互作用和Burstein-Moss效应引起的带隙重正化理论计算结果一致。
2016-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Quantum confinement : A route to enhance the Curie temperature of Mn doped GaAs
用多带哈伯德模型研究了Mn掺杂GaAs和GAN的电子结构。通过Mn d态的定位，发现Mn掺杂的GaAs属于Zaanen-Sawatzky-Allen相图及其变体的p-d金属区，而GAN中的Mn掺杂属于共价绝缘体区。它们在相图中的位置也决定了它们在量子限制下的行为，这将增加电荷转移能量。Mn掺杂GaAs的铁磁稳定性，我们发现，增加与限制，因此提供了一个更高的铁磁转变温度的路线。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Jahn-Teller Distortion and Ferromagnetism in the Dilute Magnetic Semiconductors GaN:Mn
利用第一性原理总能量方法，我们研究了III-V族稀磁半导体GaAs：Mn和GAN：Mn立方锌层结构中的Jahn-Teller畸变。对于Ga位上的孤立Mn杂质的结果表明，在GaAs中没有明显的影响，而在GAN中存在Jahn-Teller效应，其中杂质周围的对称性从T $_{d}$变为D $_{2d}$或C $_{2v}$。GAN中的大效应是由于局部d $^4$特性而发生的，该特性通过畸变而进一步增强。在具有低Mn浓度的立方GAN中，较低的对称性应该是实验上可检测到的，并且应该受到电荷补偿（空穴的减少和Mn离子向d $^5$的转化，而没有Jahn-Teller效应）的影响。Jahn-Teller效应大大降低，因为由于Mn-Mn相互作用，每个Mn位点处的对称性降低。铁磁性的趋势被发现是更强的GAN：Mn比GaAs：Mn和仅略有减少的电荷补偿。
2004-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Radiative Recombination Spectra of Heavily p-Type delta-Doped Gaas/Alas MQWs
研究了重Be δ掺杂GaAs/AlAs多量子阱在室温和液氮温度下的光致发光（PL）特性。光生载流子复合的可能机制进行了讨论，特别侧重于激子和自由载流子-受体PL发射的莫特金属-绝缘体过渡下面和上面发生的特性。此外，基于一个简单的理论模型，它被发现，观察Mott转变的临界杂质浓度在MQW样品表现出15 nm的阱宽和5 nm厚的势垒层是约3 × 10 E12 cm-2。
2007-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Carrier Recombination in Highly Uniform and Phase-Pure GaAs/(Al,Ga)As Core/Shell Nanowire Arrays on Si(111): Mott Transition and Internal Quantum Efficiency
本研究利用$μ$-光致发光光谱研究Si(111)衬底上GaAs/(Al,Ga)As核/壳纳米线阵列的载流子复合，观察到激子到电子-空穴等离子体的突变Mott转变，并提取了内量子效率与提取效率，证明了其在Si平台高效光发射体集成的潜力。
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Carrier diffusion in GaN -- a cathodoluminescence study. I: Temperature-dependent generation volume
通过阴极发光成像确定GAN和GaAs等半导体的载流子扩散长度需要准确了解所产生载流子的空间分布。为了获得所产生的载流子的横向分布的样品温度在10和300 K之间，我们利用阴极发光强度分布测量跨单量子阱嵌入厚GAN和GaAs层。薄的（Al，Ga）N和（Al，Ga）As势垒分别防止载流子在GAN和GaAs层中扩散到达阱，这将加宽分布。实验阴极射线发光的配置文件被发现是系统的宽比通过蒙特卡罗程序CASINO计算的能量损失分布，随着温度的降低，与宽度单调增加。对于GAN和GaAs都观察到这种效应，并且在更高的加速电压下变得更加明显。我们讨论了这一现象的两个方面，控制热载流子的能量弛豫的电子-声子相互作用，和初始载流子分布的形状。最后，我们提出了一个唯象的方法来模拟载流子产生量，可用于调查的载流子扩散的温度依赖性。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Physics to Circuit Analysis of GaN RF Integrated Circuits versus GaAs and Silicon
Microsoft, Surface Team（微软，Surface团队）；NIT Warangal, Department of Physics（瓦朗加尔国家理工学院，物理系）
本文从第一性原理分析GaN射频集成电路的物理机制，通过MATLAB模型对比GaN、GaAs和Si在90 GHz内的性能，确定毫米波信号下最优材料平台。
2026-07-31 cond-mat.mtrl-sci cs.SY eess.SP
Influences of ALD Al$_2$O$_3$ on the surface band-bending of c-plane, Ga-face GaN and the implication to GaN-collector npn heterojunction bipolar transistors
由于GAN中缺乏有效的p型掺杂以及GAN表面能带弯曲对电子输运的不利影响，开发实用的GAN异质结双极晶体管一直是不可能的。最近展示的通过在Si/GAN和GaAs/GAN的界面处采用掺杂（UO）Al $_2$ O $_3$来将n型GAN与p型半导体（如Si和GaAs）接枝的方法已经显示了通过提供类似外延的界面质量来克服GAN的差的p型掺杂挑战的可行性。然而，GAN的表面能带弯曲可能会受到UO Al 2 O3的影响，这是未知的。利用X射线光电子能谱学（XPS）研究了在GAN表面沉积UO Al_2 O_3后，c面Ga面GAN的能带弯曲。研究表明，UO Al 2 O3可以帮助抑制c面，Ga面GAN的向上带弯曲，随着UO Al 2 O3沉积循环数从0增加到20循环，向上带弯曲能量从0.48 eV下降到0.12 eV的单调减小趋势。研究进一步表明，去除Al_2O_3层后，GaN的能带弯曲可以得到大部分的恢复，并认为UO Al_2O_3引起的GAN表面固定电荷密度的变化是导致表面能带弯曲调制的主要原因。利用Silvaco（R）模拟方法对AlGaAs/GaAs/GAN npn异质结双极晶体管（HBT）表面能带弯曲结果的潜在含义进行了初步研究。
2021-09-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Nonpolar m-plane GaN/AlGaN heterostructures with intersubband transitions in the 5 to 10 THz band
本文评估了沉积在自支撑半绝缘GAN衬底上的非极性m面GAN/AlGaN多量子阱在1到10 THz频率范围内的子带间跃迁。量子阱被设计成包含两个受限的电子能级，与相邻的阱解耦。结构分析揭示了平面和规则的量子阱在两个垂直的面内方向，与高分辨率图像显示沿生长轴的障碍中的Al组合物的不均匀性。我们没有观察到外延工艺引入的扩展结构缺陷。低温子带间吸收从1.5至9太赫兹的演示，覆盖部分的7至10太赫兹波段禁止GaAs为基础的技术。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalously low thermal conductivity of two-dimensional GaP monolayers: A comparative study of the group GaX (X = N, P, As)
随着二维氮化镓（GAN）平面蜂窝结构的成功合成，二维GAN的声子输运性质得到了报道。然而，通过用N取代同一主族中的其他元素，在Ga基材料中的热输运仍然不清楚，这是更广泛的应用。本文基于第一性原理计算，对二维GaX（X = N，P，As）的声子输运性质进行了全面的研究.发现GaP的热导率（1.52 Wm-1 K-1）出乎意料地超低，这与GAN和GaAs形成鲜明对比，尽管它们具有类似的蜂窝几何结构。基于PJTE理论，GaP和GaAs稳定在屈曲结构中，不同于GAN的平面结构。与GAN和GaAs相比，GaP具有最强的声子非谐性，因此存在较强的声子-声子散射。在给定电子结构的情况下，我们对声子输运有了更深的认识，即由于弯曲结构的存在，GaP中电子的离域受到了限制。因此，P原子的非成键孤对电子在热搅动时诱导非线性静电力，导致晶格中声子非谐性增加，从而降低热导率。我们的研究为蜂窝结构GaX单分子膜中声子输运提供了基础性的认识，这将丰富未来二维材料中纳米声子输运的研究
2021-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Negative activation energy and dielectric signatures of excitons and excitonic Mott transitions in quantum confined laser structures
大多数情况下，光学光谱被用来研究激子的物理，而它们的电学证据几乎没有探索。在这里，我们研究了一个正向偏压激活的差分电容响应的GaInP-AlGaInP基多量子阱激光二极管跟踪激子的存在，使用电气测量。发光后负激活能的出现被理解为在中等范围的载流子注入下稳态激子布居的化学特征。在用分子束外延生长的InGaAs-GaAs量子点激光器结构中也观察到类似的确证结果。随着偏置的增加，测得的差分电容响应慢慢消失。这表示在GaInP-AlGaInP激光二极管中激子相到电子-空穴等离子体的逐渐Mott跃迁。随着正向偏压的增加，电致发光光谱中越来越多的高能量尾部的指数形状进一步证实了这一点，这源于自由电子和空穴的非简并种群的增长。激子的电学和光学性质之间的这种实验相关性可以用于推进下一代激子器件。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Detection of charge density wave phase transitions at 1T-TaS$_2$/GaAs interfaces
众所周知，过渡金属二硫属化物1 T-TaS $_2$具有丰富多样的电荷密度波（CDW）畸变，这些畸变与潜在的晶格原子调制相关。长程CDW相在整个晶体中延伸，并在晶界处以电荷位移终止。在这里，我们报告的传输特性和电容特性的新鲜剥离的薄片之间的接口的1 T-TaS $_2$密切范德华接触与\textit{n}型GaAs衬底。提取的势垒参数（理想性，势垒高度和内置电位）的经验，在1 T-TaS $_2$的Mott-CDW转变的显着变化。的CDW引起的势垒特性的变化很好地描述了一个键极化模型，在降低温度时引起的增加的电位降跨界面区域由于载流子的本地化和介电常数降低。
2017-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Electron spin relaxation in cubic GaN quantum dots
研究了不同磁场、阱宽和量子点直径条件下锌掺杂GAN量子点中自旋弛豫时间$T_{1}$的变化规律。讨论了锌半导体量子点中两种最重要的自旋弛豫机制所引起的自旋弛豫，系统地研究了与Dresselhaus自旋轨道耦合有关的电子-声子散射和与电子-声子散射有关的超精细相互作用的二级过程。在不同的条件下，这两种机制的相对重要性进行了详细比较。研究发现，由于GAN中自旋轨道耦合较小，超精细相互作用结合电子-声子散射的二级过程所引起的自旋弛豫比带隙较窄、自旋轨道耦合较大的量子点（如GaAs和InAs）中的自旋弛豫起更重要的作用.
2009-03-23 cond-mat.mtrl-sci
\textit{Ab initio} studies of influence of periodic-direction electric fields on spin lifetime and spin diffusion length and the validation of an \textit{ab initio} matrix-drift-diffusion model
Hefei University of Technology（合肥工业大学）
本文提出了一种从头计算矩阵漂移扩散模型，用于研究电场对自旋寿命和扩散长度的影响，并验证了该模型在不同材料中的有效性。
2026-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Building atomistic models of heterointerfaces with optimal transport
University College London（伦敦大学学院）
本文提出融合格罗莫夫-瓦瑟斯坦（FGW）距离结合贝叶斯优化的工作流，构建异质界面原子模型，可高效筛选界面晶格匹配关系，性能优于随机搜索及预训练MACE能量引导方法。
2026-08-21 cond-mat.mtrl-sci
