High quality factor nitride-based optical cavities: microdisks with embedded GaN/Al(Ga)N quantum dots
通过室温光致发光（PL）光谱比较了AlN和AlGaN势垒上生长的GAN量子点（QD）的微盘的晶须画廊模式的品质因数值。PL测量显示了大量的高Q因子（Q）谐振模式的整个频谱，使我们能够识别不同的径向模式的家庭，并将它们与模拟。我们报告了一个相当大的改善的Q因子，反映了蚀刻质量和相对较低的腔损耗插入量子点到腔。基于GAN/AlN量子点的微盘显示出非常高的Q值（Q > 7000），而在AlGaN势垒层上生长的嵌入量子点的微盘中的Q因子仅高达2000。我们将这种差异归因于AlN势垒层在我们的实验研究的能量下的带隙以下的较低吸收。
2011-10-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Influences of Si sheet doping densities on the morphological, conductive and optical characteristics of InAs/GaAs quantum dots
利用原子力显微镜（AFM）和光致发光（PL）研究了Si片掺杂对InAs/GaAs量子点（QDs）性能的影响。原子力显微镜（AFM）测量结果表明，Si片掺杂并没有改变InAs量子点的形貌。当Si掺杂浓度达到5 \times1011cm-2时，导电AFM的电流迅速下降。PL测试结果表明，Si掺杂能显著增强薄膜的PL强度。掺杂到5 \times1011cm-2的InAs量子点在300 K下的PL峰强度比未掺杂的量子点提高了约35倍。这里观察到的结果可以解释由一个假定的正电荷，应变弛豫Si掺杂的InAs量子点内的薄InAs层。
2011-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Influence of symmetry and Coulomb-correlation effects on the optical properties of nitride quantum dots
采用紧束缚模型结合组态相互作用计算研究了自组装InN/GAN量子点的电子和光学性质。紧束缚单粒子波函数被用作计算库仑和偶极子矩阵元素的基础。在此框架内，我们分析了两种不同尺寸的透镜形的InN/GAN量子点与纤锌矿晶体结构的多激子发射光谱。详细讨论了电子和空穴单粒子态的对称性对光谱的影响。此外，我们展示了如何使用一个简化的哈密顿量，它提供了相互作用的多激子复合物的分析结果的光谱的特征可以解释。我们预测了一个消失的激子和双激子基态发射的小透镜形状的InN/GAN量子点。对于更大的系统，我们报告了明亮的基态发射，但与量子限制斯塔克效应所造成的振子强度急剧下降。
2006-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Doping-limitations of cubic boron nitride: effects of unintentional defects on shallow doping
立方氮化硼（cBN）是一种超宽带隙、超硬材料，具有极温、极压应用的潜力。使用cBN的pn结的原理验证在近三十年前就已被证明。然而，到目前为止，仍然存在两个未解决的挑战，阻止其在技术中的实际应用：（i）难以生产高质量的cBN膜，以及（ii）难以可控地对其基质进行n掺杂和p掺杂。在这项理论工作中，我们研究了掺杂限制的原因，这是实现基于cBN的电子学的一个尖锐问题。特别是，我们发现，不同的无意中存在的本征和非本征缺陷作为补偿缺陷和/或引入陷阱状态。反过来，这些缺陷及其复合物的存在会影响浅掺杂剂[硅和铍]的掺入以及电子结构特性，这些浅掺杂剂是有意引入到n型和p型掺杂cBN中的。我们的掺杂限制的分析提供了一个路径，找到可控的n-和p-掺杂cBN的解决方案。
2021-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic doping of graphene through ultrathin hexagonal boron nitride films
当与石墨烯结合时，六方氮化硼（h-BN）是构建金属h-BN的理想衬底和栅极电介质|石墨烯场效应器件。我们采用第一性原理密度泛函理论（DFT）对Cu| h-BN|石墨烯堆叠以研究石墨烯掺杂如何取决于h-BN层的厚度和施加在Cu和石墨烯之间的电势差。我们开发了一个分析模型，描述了掺杂非常好，使我们能够确定的关键参数，管理设备的行为。预测的石墨烯的本征掺杂对于Al 2 O3-BN层特别突出，并且应该在实验中观察到。它主要是由新的界面项，我们从DFT计算评估的个别材料和h-BN和Cu或石墨烯之间的界面。
2011-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Sulfur doping effects on the electronic and geometric structures of graphitic carbon nitride photocatalyst: insights from first principles
本文介绍了硫掺杂对石墨碳氮化物（g-C3 N4）电子结构和几何结构影响的第一性原理研究结果。利用从头算热力学方法结合动力学分析，揭示了S掺杂的有利构型。通过对掺杂和未掺杂体系的价电荷密度的分析，我们发现，S部分地向体系贡献了px-和py-电子，同时还向S pz-态反馈了一些电子。为了得到激发电子态的精确描述，我们用GW方法计算了体系的电子结构。计算得到的g-C3 N4的带隙宽度为2.7 eV，与实验结果一致。我们发现，S掺杂导致显着缩小的差距。此外，在掺杂时，刚好在间隙上方的电子状态被占据，这使得材料成为导体。分析的投影局域态密度提供了深入了解的机制，这种戏剧性的变化，在电子结构的g-C3 N4的S掺杂。基于我们的研究结果，我们提出了一个可能的解释S掺杂对g-C3 N4的光催化性能的影响在实验中观察到的。
2012-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Al doping on phase formation and thermal stability of iron nitride thin films
本文系统地研究了Al掺杂对氮化铁（Fe-N）薄膜相形成的影响。具有不同Al浓度（Al=0、2、3、6和12 at.%）的Fe-N薄膜使用DC磁控溅射通过在0至100%之间改变氮分压来沉积。利用X射线衍射和极化中子反射率研究了薄膜的结构和磁性。观察到在最低掺杂水平（2at.%）下，的Al），与未掺杂的样品相比，在较低的氮分压下形成富氮的非磁性Fe-N相。有趣的是，我们观察到当Al掺杂增加超过3at.%时，与未掺杂的样品相比，在较高的氮分压下出现富氮的非磁性Fe-N相。并对薄膜的热稳定性进行了研究。在10%氮分压下沉积的非掺杂Fe-N薄膜具有较差的热稳定性。Al掺杂2at.%而对于3、6和12 at.%，Al掺杂时，显示出显著的改善。用Fe-N和Al-N热力学解释了所得结果。
2015-05-20 cond-mat.mtrl-sci
First principles study of electronic and structural properties of single walled zigzag boron nitride nanotubes doped with the elements of group IV
采用密度泛函理论研究了掺杂元素周期表第IV族元素的（10，0）-氮化硼纳米管（BNNT）的结构、电子性质和稳定性. HOMO-LUMO间隙已被强烈修改和处理的双重方式，通过选择B或N位的掺杂剂原子。形成能计算表明，B位掺杂比N位掺杂稳定.结果还表明，除了B位碳掺杂的BNNT外，所有掺杂剂都使BNNT转变为p型半导体。
2017-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical study on the possibility of bipolar doping of ScN
氮化钪（ScN）是一种半导体过渡金属氮化物，其掺杂剂尚未确定。我们提出了局域密度泛函计算，在超原胞的方法，ScN掺杂O和C的N-网站和Ca和Ti的Sc-网站。这些原子的少量添加具有在电子能带结构内移动费米能级的效果。O和Ti在导带底部产生占据态，C和Ca在价带顶部产生空穴。在此基础上提出了氮化钪双极掺杂的可能性。
2008-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Effect of dopants on thermal stability and self-diffusion in iron nitride thin films
研究了掺杂剂（Al，Ti，Zr）对直流磁控溅射法制备的氮化铁薄膜热稳定性的影响。沉积样品的结构和磁性表征表明，铁氮化物薄膜的热稳定性和软磁性能得到显着改善掺杂。为了理解所观察到的结果，进行了详细的Fe和N自扩散测量。据观察，N自扩散得到抑制与Al掺杂，而Ti或Zr掺杂的结果在一定程度上更快的N扩散。另一方面，Fe自扩散似乎得到抑制与任何掺杂剂的氮化物形成的热量是显着小于氮化铁。重要的是，据观察，N的自扩散只起到微不足道的作用，相比，Fe的自扩散，在影响氮化铁薄膜的热稳定性。在此基础上讨论了掺杂对自扩散过程的影响。
2014-06-13 cond-mat.mtrl-sci
Photo-induced Doping in Graphene/Boron Nitride Heterostructures
分层材料堆叠的设计，其中相邻层通过范德华力相互作用[1]，使得具有不同电学，光学和机械特性的各种二维晶体的组合成为可能，并出现了新的物理现象和器件功能[2-8]。在这里，我们报告光诱导掺杂的范德华异质结构（VDH）的石墨烯和氮化硼层组成。它使得能够用可见光灵活且可重复地写入和擦除石墨烯中的电荷掺杂。我们证明了这种光诱导掺杂保持了石墨烯-氮化硼（G/BN）异质结构的高载流子迁移率，这类似于半导体异质结中使用的调制掺杂技术，并且可以用于产生空间变化的掺杂分布，例如pn结。我们发现，这种光致掺杂产生从微观耦合的光和电响应的G/BN异质结构，其中包括在氮化硼中的缺陷跃迁的光激发，在石墨烯中的电输运，和氮化硼和石墨烯之间的电荷转移。
2014-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interrelation of structural and electronic properties of InGaN/GaN quantum dots using an eight-band k.p model
提出了一个用于计算纤锌矿半导体量子点（QD）电子结构的八带k.p模型，并将其应用于由InGaN层中组分涨落形成的铟氮化镓（InGaN）QD。八带k.p模型考虑了应变效应、压电和热释电、自旋轨道和晶场分裂。激子结合能的计算使用自洽Hartree方法。利用这个模型，我们研究了InGaN量子点的电子性质及其对结构性质的依赖性，即，它们的化学成分，高度和横向直径我们发现了一个占主导地位的内置的压电和热电场的影响，导致空间分离的束缚电子和空穴状态和红移的激子跃迁能量。量子点的单粒子能量和激子能量在很大程度上取决于量子点的组成和几何形状。
2006-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Shift of Fermi level by substitutional impurity-atom doping in diamond and cubic- and hexagonal-boron nitrides
采用KKR（Korringa-Kohn-Rostoker）方法计算了金刚石、立方氮化硼（cBN）和六方氮化硼（hBN）的态密度和能带图，研究了杂质原子掺杂低于10at.%时费米能级的移动.对于金刚石，掺杂剂原子为B和N，对于cBN，掺杂剂原子为Be、Si和C，对于hBN，掺杂剂原子为Be和C。发现在下列七种情况下费米能级位于价带最大值或导带最小值：（i）B浓度为0.3at.%在B掺杂的金刚石中，（ii）N浓度为0.4原子%，在N掺杂金刚石中，（iii）Be取代B的浓度为0.9at.%在cBN中，（iv）Si取代B的浓度为0.3原子%，在cBN中，（v）C取代B的浓度为0.3原子%，在cBN中，（vi）C取代N的浓度为0.9原子%，在cBN中，和（vii）Be取代B的浓度为~ 2at.%在hBN中。这些值中的每一个都指示用于载流子到金属转变的临界掺杂剂浓度。在掺硼金刚石中，它是在低温下发生超导性的一种量度。
2014-12-10 cond-mat.mtrl-sci
Impact of Hydrogenation on the Stability and Mechanical Properties of Amorphous Boron Nitride
本研究通过高斯近似势模拟发现，8 at%氢掺杂可使非晶氮化硼中sp³杂化原子浓度最大化，从而提升其热稳定性与力学性能20%，为调控薄膜生长条件提供指导。
2023-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Doping of Electrochemically Prepared Triazine-based Carbon Nitride by 2,4,6-Triaminopyrimidine for Improved Photocatalytic Properties
三聚氰胺与2，4，6-三氨基嘧啶（TAP）在电化学诱导聚合过程中发生共聚反应，生成分子掺杂的聚三嗪酰亚胺（PTI）。聚合是基于水的电解和在此过程中释放的自由基。TAP的掺入通过诸如元素分析、FTIR和NMR光谱和粉末X射线衍射（XRD）的技术示出，并且示出碳含量可以通过两种前体的摩尔比的变化来调节。TAP的掺入直接影响PTI的电子结构，因此在UV-Vis光谱中可以观察到红移。较小的带隙和在可见光范围内增加的吸收导致改善的光催化性能。在染料降解实验中，可以观察到亚甲蓝（MB）的降解速率与未掺杂的PTI相比增加了4倍，或者如果与甜瓜相比，增加了7倍。
2018-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Understanding and Control of Bipolar Doping in Copper Nitride
对于基于二极管的应用和晶体管技术，期望可以掺杂n型和p型的半导体材料。氮化铜（Cu 3 N）是一种亚稳态半导体，具有太阳能相关的带隙，据报道表现出双极掺杂行为。然而，更深入的理解和更好的控制机制背后的Cu 3 N的行为是目前缺乏的文献。在这项工作中，我们使用组合生长的温度梯度，以证明这两种导电类型的纯相，沉积的Cu 3 N薄膜。室温霍尔效应和塞贝克效应测量显示，在低生长温度（约35摄氏度）下，n型Cu 3 N的电子密度为10^17/cm ^3，在高生长温度（50-120摄氏度）下，p型Cu 3 N的空穴密度为10^15-10^16/cm ^3。两种类型的Cu 3 N的迁移率为~0.1-1 cm ^2/Vs。此外，温度依赖性霍尔效应测量表明，电离缺陷是p型膜中的重要散射机制。结合X射线吸收光谱和第一性原理缺陷理论，我们确定了V_Cu缺陷优先在p型Cu_3 N中形成，而Cu_i缺陷优先在n型Cu_3 N中形成。基于这些理论和实验结果，我们提出了一个动力学缺陷形成机制的双极掺杂Cu 3 N，这也是支持正电子湮没实验。总的来说，这项工作的结果突出了亚稳材料的缺陷物理学中的动力学过程的重要性，并提供了一个框架，可以应用时，考虑这种材料的性能一般。
2016-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Suppressed Defect Emission and Enhanced Blue Luminescence of Zn-Doped CuBr Quantum Dots synthesized in Room-Temperature Synthesis
University of Calicut（喀拉拉大学）；Indian Institute of Technology (Indian School of Mines)（印度理工学院（印度矿业学院））
本研究通过室温环保合成制备Zn掺杂CuBr量子点，抑制缺陷发射并增强蓝色发光，实现96.4%色纯度，为高效无毒蓝光材料提供可扩展策略。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-beam induced methane decomposition for in-situ carbon doping of hexagonal boron nitride
University of Vienna（维也纳大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）；Univ. Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）
本研究通过低气压甲烷气氛中的电子束辐照，同时产生空位并分解甲烷，实现了六方氮化硼中碳的纳米级精确掺杂，并揭示了碳掺入的机制和空间分布。
2026-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Metal-free heteroatom doping of carbon nitride for enhanced photocatalytic hydrogen peroxide production
University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克地区大学）；BCMaterials, Basque Center for Materials, Applications and Nanostructures（BC材料中心，巴斯克材料、应用与纳米结构中心）；Institute of Low Temperature and Structural Research PAS（波兰科学院低温结构研究所）；Graphene Energy Ltd.（石墨烯能源有限公司）；IKERBASQUE, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯基克，巴斯克科学基金会）；Physics Centre of Minho and Porto Universities (CF-UM-UP) and Laboratory of Physics for Materials and Emergent Technologies (LapMET), University of Minho（米尼奥和波尔图大学物理中心及米尼奥大学材料与新兴技术物理实验室）
本研究探讨了无金属异质原子掺杂对石墨碳氮材料结构、电子和光催化性能的影响，发现掺杂后材料性能显著提升，其中硫掺杂材料表现出最高的过氧化氢生成速率和量子产率。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Band Engineering of Carbon Nitride Monolayers by N-type, P-type, and Isoelectronic Doping for Photocatalytic Applications
由于氢燃料在所有燃料中涉及最高的能量密度，通过太阳能水分解方法生产这种气体已被建议作为由于化石燃料的广泛消耗而导致的温室环境问题的绿色补救措施。具有大的表面积与体积比的低维材料可以是用于光催化方法的有希望的候选者。在这里，我们使用了广泛的第一性原理计算，以调查新制作的二维碳氮化物的成员，包括tg-C3 N4，hg-C3 N4，C2 N，和C3 N的水裂解的应用。通过n型、p型和等电子掺杂剂（如B、N、P、Si和Ge）的能带工程被证明用于调整电子结构;优化太阳能吸收和能带对准以获得更好的性能。原始的tg-C3 N4、hg-C3 N4和C2 N晶体分别涉及3.190 eV、2.772 eV和2.465 eV的带隙，这不适合于水裂解。在掺杂剂中，Si和Ge掺杂剂可以使碳氮化物的带隙变窄约0.5 - 1.0eV，并且还增加其在可见光谱中的光学吸收。这项研究提出了潜在的掺杂等电子元素，大大提高氮化碳纳米结构的光催化特性。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Shift of Fermi level by substitutional impurity-atom doping in diamond and cubic- and hexagonal-boron nitrides II. Generalized Gradient Approximation
继第一篇论文（arXiv 1406.6204 v5）之后，我们使用KKR（Korringa-Kohn-Rostoker）方案，使用局域密度近似（LDA），确定了金刚石、立方氮化硼（cBN）和六方氮化硼（hBN）的费米能级处于价带最大值（VBM）或导带最小值（CBM）时的杂质原子浓度。本文用广义梯度近似代替LDA计算交换关联。金刚石的杂质原子是B和N，cBN的杂质原子是Be、Si和C，hBN的杂质原子是Be;在第一篇论文中，这些杂质原子通过增加杂质原子浓度而形成简并态。当费米能级位于VBM或CBM时，杂质原子浓度如下：（i）B浓度为0.27at.%在B掺杂的金刚石中，（ii）N浓度为0.25原子%在N掺杂金刚石中，（iii）Be取代B的浓度为0.88at.%在cBN中，（iv）Si取代B的浓度为0.06at.%在cBN中，（v）C取代B的浓度为0.07原子%，在cBN中，（vi）C取代N的浓度为0.88原子%，在cBN中，以及（vii）Be取代B的浓度为1.80原子%在hBN中。（iv）和（v）的值明显小于论文I中的相应值，但这归因于本文中使用的输入参数，因此得出的结论是，计算的浓度对所使用的GGA不敏感。
2014-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Liquid-Metal-Enabled Synthesis of Aluminum-Containing III-Nitrides by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy
针对富铝氮化物薄膜结晶质量差、p型掺杂难的问题，提出液态金属赋能的等离子体辅助分子束外延法，实现了高结晶质量、高掺杂的含铝氮化物薄膜生长，为高性能光电器件提供支撑。
2016-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Four-wave mixing in long wavelength III-nitride QD-SOAs
在饱和假设下，利用量子点速率方程和传输方程（包括非线性传输贡献）对量子点半导体光放大器（QDSOA）进行了四波混频分析。长波长III族氮化物InN和AlInN QD SOA的模拟。由于线宽增强因子的非对称行为被分配。P掺杂提高效率。获得了InAlN量子点在较长半径下的无损效率。载子加热示出有相当大的影响和失谐的依赖性，预计在大多数情况下。InN QD SOA显示出更高的效率。
2016-02-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Polarization properties of wurtzite III nitride indicate the principle of polarization engineering
III族氮化物的自发极化和压电极化显著影响各种III族氮化物基器件的操作。我们报告了第三族氮化物二元和三元合金的自发极化（SP）和压电（PZ）常数与六方参考结构的从头算研究。这些计算的偏振特性为氮化物半导体器件的偏振工程提供了一个深刻的原则，基于此，我们提出了几个异质结，在结处具有接近零的偏振效应，可以潜在地提高光学和功率器件的性能。极化掺杂效应进行了研究，以及从AlN的BAlN分级的极化掺杂效应可以加倍。
2020-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electron and hole doping of monolayer WSe2 induced by twisted ferroelectric hexagonal boron nitride
本研究发现折叠扭转 hBN 的铁电极化可在相邻单层 WSe2 中诱导局部 n/p 型掺杂，并以 WSe2 作为光学探针实现掺杂类型与密度的界面位置调控。
2023-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial Insights into Doping Control and Transport Properties of Zinc Tin Nitride
ZnSnN 2是地球上丰富的III-氮化物的类似物，由于其直接带隙、陡峭的吸收起始和无序驱动的带隙可调谐性，具有作为太阳能吸收剂的潜力。尽管有这些理想的性能，但在关于这种材料的有限数量的文献中，基本带隙和简并\emph{n}型载流子密度的差异一直是普遍存在的问题。使用组合RF共溅射方法，我们已经能够在35-340摄氏度和0.30-0.75 Zn/（Zn+Sn）的范围内探索Zn（1+x）Sn（1-x）N（2）的生长温度-组成空间。通过这种方式，我们能够确定一组最佳的沉积参数，以获得具有纤锌矿晶体结构和载流子密度低至1.8 × 10^（18）cm^（-3）的沉积膜。发现在230摄氏度下以Zn/（Zn+Sn）= 0.60生长的薄膜具有最大的总体晶粒尺寸（平均直径为70 nm），同时还表现出低载流子密度（3 × 10^（18）cm^（-3））和高迁移率（8.3 cm^（2）V^（-1）s^（-1））。此外，我们报告的证据的Burstein-Moss位移加宽的表观带隙的阳离子组合物变得越来越锡丰富，和可调的载流子密度作为阳离子组合物的函数（较低的载流子密度较高的锌含量），这表明形成的缺陷复合物。总的来说，这些发现提供了重要的洞察Zn-Sn-N材料系统的基本性质，也突出了利用ZnSnN 2的光致发光的潜力。
2015-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Dopant-induced modulation of ferroelectricity in perovskite nitride LaWN$_3$
通过第一性原理计算，研究了铁电氮化物LaWN$_3$中铁电性与金属性的复杂关系，发现电子和空穴掺杂均降低铁电倾向但程度不同，并指出受主掺杂的LaWN$_3$有望成为极性金属。
2024-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Zn incorporation in CuInS$_2$ quantum dots: X-ray and optical analysis of doping effects, structural modifications and surface passivation
本研究利用X射线吸收光谱和时间分辨光学光谱，精确分析了Zn在CuInS$_2$量子点中的掺入机制及其对结构与光学性质的影响，揭示了ZnS壳层的形成与表面钝化作用，为优化量子点光致发光性能提供了依据。
2025-07-15 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Intersubband optical absorption in the GaN/AlN qunatum wire with donor-doping
本文研究了施主掺杂下圆柱形GaN/AlN量子线与量子点的子带间光吸收，发现量子线因自由运动态密度导致吸收低于量子点，揭示了纳米结构对光电器件光学性质的影响。
2025-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Direct Observation of sp-d Exchange Interaction in Mn$^2$$^+$doped All-inorganic Perovskite Quantum Dots (CsPbX$_3$: X= Cl, Br)
本工作首次利用磁圆二色性光谱直接观测到Mn$^2$$^+$掺杂CsPbX$_3$量子点中的掺杂剂-载流子磁交换相互作用，实现了有效激子g因子在2.1至-314间的可控调节，为其未来在自旋电子学领域的应用奠定了基础。
2023-11-22 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in 2p Light Element-Doped II-oxide and III-nitride Semiconductors
本文研究了掺有102 p轻元素的Ⅱ-氧化物和Ⅲ-氮化物半导体作为潜在的稀磁半导体。基于我们的第一性原理计算，氮掺杂的ZnO，碳掺杂的ZnO，和碳掺杂的AlN被预测为铁磁性。这类DMS材料的铁磁性可以归因于类p-d交换的p-p耦合相互作用，这种相互作用是由杂质（类p t_2）和价（p）态之间相似的对称性和波函数引起的。我们还提出了一种共掺杂机制，使用铍和氮作为掺杂剂在ZnO中，以增强铁磁耦合，并增加溶解度和活性。
2007-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Metastable defects in III-Nitrides
V.Lashkaryov Institute of Semiconductor Physics, NASU（V.拉什科巴罗夫半导体物理研究所，乌克兰国家科学院）
本文综述III族氮化物亚稳态缺陷的相关内容，提出通过生长掺杂控制、电子构型稳定及器件结构设计等措施，提升III族氮化物基器件的性能与可靠性。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Strain and crystal field splitting inversion in III-Nitrides
自90年代以来，纤锌矿相III族氮化物（AlN，GAN，InN）由于其在光电子学中的成功应用而引起了人们极大的兴趣。在本文中，我们进行了全面的研究AlN，GAN和InN的结构弹性和电子性质的混合和传统的密度泛函理论，提出了比较的特点，三个化合物。我们进行了直接比较的电子结构的功能，包括顶部价带的反转与负晶场分裂和它的关系的AlN系统上的受主掺杂的挑战。通过确定弹性常数和杨氏模量，我们提供了一个简单的模型来连接与参数$u$相关的变形能和有效晶场分裂，显示了内部应变和晶场分裂之间的直接关系。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative electrochemical control over optical gain in quantum-dot solids
实现溶液处理量子点（QD）激光器是纳米科学的目标之一。QD激光器尚未商业化的原因是激光阈值太高：每个QD需要> 1个激子，这由于快速的非辐射俄歇复合而难以实现。通过对量子点进行电子掺杂可以降低光增益阈值，这降低了带边附近的吸收，使得受激发射（SE）可以容易地胜过吸收。在这里，我们表明，通过电化学掺杂薄膜的CdSe/CdS/ZnS量子点，我们实现了定量控制的增益阈值。我们获得了稳定和可逆的掺杂，每个量子点多达两个电子。我们量化的增益阈值和载流子的动力学使用超快光谱电化学和实现定量实验和理论之间的协议。在具有可观增益系数的波长范围内，增益阈值达到了创纪录的低值，每个量子点约10^-5个激子。这些结果表明，在掺杂量子点固体的增益阈值的控制前所未有的水平，铺平了道路，创造廉价的，溶液加工的低阈值量子点激光器。
2020-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong Oxidation Resistance of Atomically Thin Boron Nitride Nanosheets
研究二维材料的抗氧化性对于它们的许多应用是至关重要的，因为二维材料由于占主导地位的表面原子和结构畸变而具有比它们的本体对应物更高的氧化动力学。在这项研究中，高品质的氮化硼（BN）纳米片的1-4层厚的氧化行为进行了研究，通过在空气中加热。原子力显微镜和拉曼光谱分析表明，单层BN纳米片可以承受高达850 °C的温度，BN纳米片的氧掺杂/氧化起始温度仅随纳米片层数的增加而略有增加，并取决于加热条件。在氧化单层BN纳米片上发现了拉长的蚀刻线，这表明BN纳米片首先沿着化学吸附的氧链被切割，然后氧化蚀刻垂直于这些切割线生长。BN纳米片更强的抗氧化性表明它们比石墨烯更适合高温应用。
2014-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Tuning dissociation using isoelectronically doped graphene and hexagonal boron nitride: water and other small molecules
二维材料如石墨烯和六方氮化硼（h-BN）的新用途经常被发现，特别是在膜和催化应用中。然而，关于环境和工业上重要的分子（如水）与这些材料的相互作用，仍有许多问题有待了解。从石墨烯和h-BN的杂化进展中获得灵感，我们使用密度泛函理论探索了水，氢，甲烷和甲醇在石墨烯，h-BN及其等电子掺杂对应物：BN掺杂的石墨烯和C掺杂的h-BN上的解离。我们发现，掺杂的表面是相当多的反应性比他们的原始同行，并通过比较几个小分子的反应性，我们开发了一个一般的框架解离吸附。由此，出现了等电子掺杂的特别有吸引力的结果：可以掺杂衬底以增强其对极性或非极性吸附物的反应性。因此，这些基板是潜在的可行的候选人选择性催化剂和膜，这意味着可以设计一系列的可调材料。
2016-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Effect of boron and phosphorus codoping on the electronic and optical properties of graphitic carbon nitride monolayers: First-principle simulations
采用密度泛函方法研究了硼（B）和磷（P）共掺杂对石墨碳氮化物（g-C $_3$ N $_4$或GCN）单层膜的电子和光学性质的影响。能带结构表明，将B和P掺入GCN的六方晶格中将能带隙从原始GCN的$3.1$降低到$1.9$ eV，从而将光吸收向可见光区域延伸。此外，在计算吸收光谱和介电函数的基础上，发现共掺杂体系在可见光区的吸收强度得到了提高，并出现了更多的电子跃迁，即$π^*$电子跃迁，这些电子跃迁在原始的GCN中发生并被禁止.这些转变可以归因于掺杂时的电荷再分布，这是由电子密度和Mulliken电荷分布证实的畸变的可配置B/P共掺杂GCN引起的。因此，B/P共掺杂的GCN有望成为一个吉祥的候选人，被用作光电化学水裂解反应，导致高效的太阳能H $_2$生产的一个有前途的光电极。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stacking-Dependent Spatial Charge Separation in Graphitic Carbonic Nitride layers
利用密度泛函理论（DFT）计算，揭示了石墨碳氮（g-C3N4）层中存在与堆叠相关的空间（SDS）电荷分离.在g-C3N4双层中，发现这种SDS电荷分离对于顶部价带特别有效，其可以将电子100%地从一层驱动到另一层。然而，对于底部导电的，它导致在层之间的电荷重新分布很小。由于空间电荷分离自然地抑制了电子-空穴复合，这使得具有适当堆叠的g-C3N4层在光伏或光催化应用中更有效地收集太阳能。SDS电荷分离被理解为来自g-C3N4带电子的层间量子纠缠的结果，其在角原子共享的C6N10单元中的独特手性和相位相对孤立并且仅通过角N原子调谐。在g-C_3N_4中的SDS电荷分离可能导致本征方式，即没有外来掺杂、界面或电场，来操纵半导体材料中的载流子。这可能会在未来的光电子学或二维（2D）材料的电子学中产生新的物理，例如实现通过双层或多层2D材料的层选择电荷输运。
2019-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Small quantum dots of diluted magnetic III-V semiconductor compound
在本章中，量子多体理论方法被用来研究GaAs和InAs基的，含有锰或钒原子的小半导体化合物量子点（QD）的性质。自从纳米磁性半导体（即具有增强的磁性的纳米半导体化合物）的实验合成以来，对这样的系统的兴趣已经增长。这种增强是通过几种方法实现的，特别是通过掺杂一些原子，如Mn或V的共同的半导体化合物。实验研究表明，在薄纳米级磁性半导体膜和量子点的情况下，电子自旋密度可以是离域的。如本章所述，基于量子多体理论的计算合成（即，掺杂取代Mn或V原子的四面体对称GaAs和InAs小金字塔QD的虚拟合成）证明了这种QD是确实具有离域和极化电子自旋密度的小磁性分子。这种离域提供了一种物理机制，负责这些纳米级分子磁体的稳定，并导致什么可以被描述为电子电荷赤字的自旋极化孔的发展。在某些量子点中，电子自旋密度分布的数值相对较大，表明这种半导体系统可以用作自旋电子和磁光传感器应用的纳米材料。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Identifying suitable substrates for high-quality graphene-based heterostructures
我们报告了一项扫描共聚焦拉曼光谱研究，该研究调查了大量不同衬底材料上的高质量化学气相沉积（CVD）石墨烯基异质结构的应变均匀性和整体应变和掺杂，这些衬底材料包括六方氮化硼（hBN）、过渡金属二硫属化物、硅、不同的氧化物和氮化物以及聚合物。通过对CVD石墨烯应用hBN辅助的、无污染的干法转移工艺，组装了具有低掺杂密度和低应变变化的高质量异质结构。这些原始异质结构的拉曼光谱对衬底诱导的掺杂和应变变化敏感，因此用于探测衬底材料对潜在高质量石墨烯器件的适用性。我们发现，衬底材料的平整度是获得或保持高质量石墨烯的关键因素。
2016-10-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-energy spectroscopic study of the III-V nitride-based diluted magnetic semiconductor Ga$_{1-x}$Mn$_{x}$N
利用光电子能谱和软X射线吸收谱研究了生长在Sn掺杂$n$型GAN上的稀磁半导体Ga $_{1-x}$ Mn $_{x}$ N（$x$ = 0.0，0.02和0.042）的电子结构. Mn $L$ -边X射线吸收表明Mn离子处于四面体晶场中，并且它们的价态是二价的。Mn掺杂GAN后，在GAN的带隙内形成了新的态，费米能级下移。在MnN $_{4}$团簇模型上，利用组态相互作用计算方法，分析了Mn 2 $p$核能级的卫星结构和Mn 3 $d$的分态密度.计算的电子结构参数表明，Ga $_{1-x}$ Mn $_{x}$ N中的$p$ - $d$交换耦合比Ga $_{1-x}$ Mn $_{x}$ As中的强.
2005-04-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles computation of boron-nitride-based ultrathin UV-C light emitting diodes
短波长紫外线（UV-C）可以使任何细菌的DNA失活，包括多重耐药细菌和病毒，如COVID-19。基于二维（2D）材料的UV-C发光二极管可以潜在地集成到任意表面中以允许无阴影的表面消毒。在这项工作中，我们进行了一系列的第一性原理计算，以确定基于六方氮化硼（hBN）的发光二极管的核心组件。电子和空穴被预测限制在多量子阱（MQW）通过结合hBN层与不同的堆叠顺序。各种p-和n-掺杂的候选人hBN进行评估，并确定了相对的p-和n-型金属接触与低肖特基势垒高度。研究结果总结在一个具体的UV-C LED结构的建议。
2020-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Kinetic exchange vs. room temperature ferromagnetism in diluted magnetic semiconductors
在内部参考规则和III-V族和II-VI族稀磁半导体中已知的能带偏移的指导下，我们讨论了获得载流子感生铁磁性所需的p型导电性的可行性，以及浅杂质掺杂可能导致双交换驱动的铁磁性的情况。我们考虑了动力学交换对p-d杂化、磁性离子的电子构型以及主体材料的价带与磁性离子之间的电荷转移能量的依赖性。在Mn基II-VI族化合物中，空穴诱导铁磁性需要受主掺杂。然而，对于一些Mn-、Fe-或Co-基III-V磁性半导体，后者是可能的而没有任何掺杂。在Fe或Co的氮化物中，当存在受主掺杂时，可望产生T_C> 300 K的载流子诱导铁磁性。
2002-01-02 cond-mat.mtrl-sci
High-quality hexagonal boron nitride selectively grown on patterned epigraphene by MOVPE
本研究利用 h-BN 优先从石墨烯台阶成核的特性，通过预先图案化外延石墨烯并采用 MOVPE，实现高质量平坦 h-BN 的选择性生长与微/纳米异质结构制备。
2024-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of Silicon Atom Doping in SiNx Resistive Switching Films
研究通过ULE-II向SiNx层掺杂Si原子并退火，利用电学表征与阻抗谱测量揭示了Si掺杂和退火温度对器件开关特性、介电性能及传导机制的显著影响。
2025-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Doping of C$_{60}$-induced electronic states in BN nanopeapods
我们报告的\textit{ab initio}模拟的结果的电子性质的链的C $_{60}$分子封装在氮化硼纳米管-所谓的BN纳米豆荚。结果表明，这种结构可以通过在BN纳米管外壁上沉积钾原子来有效地掺杂。所得材料成为真正的金属一维晶体，其中传导状态仅由富勒烯链形成。在每个C $_{60}$分子一个K原子的掺杂率下，该系统在费米能级处显示出比目前制造的任何富勒烯晶体都高得多的态密度。这使得掺杂BN-peapod结构成为研究可能的超导态的有趣候选者。
2009-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Isotope substitution and polytype control for point defects identification: the case of the ultraviolet color center in hexagonal boron nitride
提出结合同位素取代与多型控制的通用方法识别点缺陷，应用于六方氮化硼紫外色心，揭示其为碳二聚体，证明多型堆叠调控可为二维材料缺陷识别提供独特指纹。
2024-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Hole-doping induced ferromagnetism in 2D materials
二维（2D）铁磁材料被认为是未来几代自旋电子器件的有希望的候选者。然而，具有内在铁磁性的2D材料是稀缺的。高通量的第一原理模拟进行，以筛选2D材料，提出了一个非磁性的铁磁过渡后，空穴掺杂。随后进行全局进化搜索，以识别合格候选物的替代可能的原子结构，并且识别出122种表现出空穴掺杂诱导的铁磁性的材料。系统地研究了它们的能量稳定性、动力学稳定性以及空穴掺杂下的磁性。这些2D材料中有一半是金属卤化物，其次是硫族化物，氧化物和氮化物，其中一些具有超过300 K的预测居里温度。在这些二维材料的铁磁顺序负责的交换相互作用进行了讨论。这项工作不仅提供了理论上的见解空穴掺杂的2D铁磁材料，但也丰富了家庭的2D磁性材料的可能的自旋电子应用。
2022-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon and Elastic Instabilities in MoC and MoN
我们提出了几个结果有关的MoC和MoN在B1（氯化钠）结构的不稳定性。这些化合物被认为是潜在的超导体，具有适度高的转变温度。我们发现，几年前证明的B1结构MoN的弹性不稳定性在高压下仍然存在，因此在没有化学掺杂的情况下稳定这种材料的希望很小。对于MoC，另一种材料的化学计量制造的B1结构还没有被证明是可能的，我们发现，所有的立方弹性常数是积极的，表明弹性稳定性。相反，我们在MoC（以及MoN）中发现了X点声子不稳定性，进一步说明了碳氮化物材料的丰富行为。我们还提出了额外的电子结构的结果为几个过渡金属（锆，铌和钼）碳氮化物系统，并讨论这些材料的性能的系统趋势。偏离严格的电子计数依赖性是明显的。
1999-06-17 cond-mat.mtrl-sci
Role of quasi-Fermi levels in Si- and Mg-related optical absorption in nitride laser diodes (LDs): material context
Institute of High Pressure Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院高压物理研究所）；Institute of Applied Mathematics and Mechanics, University of Warsaw（华沙大学应用数学与力学研究所）；Faculty of Mathematics and Natural Sciences. School of Exact Sciences, Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw（华沙卡迪纳尔·斯特凡·维辛斯基大学自然科学与数学学院精确科学系）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
研究揭示了Si和Mg在氮化物激光二极管中通过准费米能级调控光吸收机制，指出材料质量对吸收的影响及掺杂去除提升光学效率的作用。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Effects of microstructure and growth conditions on quantum emitters in Gallium Nitride
氮化镓（GAN）中的单光子发射体作为有吸引力的量子系统而受到关注，这是由于用于主体材料的生长和纳米加工的成熟技术，以及其显著的化学稳定性和光电特性。我们通过系统分析不同生长条件下产生的各种样品来研究GAN中此类单光子发射体的性质。我们探讨了GAN中的本征结构缺陷（位错和堆垛层错）、掺杂和晶体取向对量子发射体形成的影响。我们调查的位置之间的关系的发射器（通过光谱和光致发光测量确定）和位置的线程位错（特征在于通过原子力显微镜和阴极发光）。我们发现，量子发射器不相关的堆垛层错或位错，相反，它们更有可能起源于点缺陷或杂质的密度调制的本地扩展的缺陷密度。
2018-11-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Engineering Interfacial Charge Transfer through Modulation Doping for 2D Electronics
针对二维半导体高接触电阻、掺杂效率低的问题，本研究通过第一性原理DFT计算探究III型能带排列下的调制掺杂方案，筛选出多种p型掺杂材料及新器件材料组合，为高性能二维p型晶体管研发提供路线图。
2024-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis, structure and properties of layered phosphide nitrides $Ak$Th$_2$Mn$_4$P$_4$N$_2$ ($Ak$ = Rb, Cs)
我们报道了两个复杂的层状磷氮化物，$Ak$ Th $_2$ Mn $_4$ P $_4$ N $_2$（$Ak$ = Rb，Cs）的设计，合成，结构和性能，其中包含反萤石型[Mn $_2$ P $_2$ ]双层分离的萤石型[Th 2N 2]层之间的共生AkMn $_2$ P $_2$和ThMnPN的结果。新化合物的特点是具有与层间电荷转移相关的本征空穴掺杂和来自[Th $_2$ N $_2$ ]层的内建化学压力，这两者都通过晶格和磷原子位置的变化来反映。磁化率，电阻率和比热的测量表明存在的本地时刻，以及巡游电子与d-p杂化。只有当附加的库仑排斥被包括在内时，预期的占主导地位的反铁磁相互作用与增强的d-p杂化才被第一性原理计算证明。由比热分析得到的费米能级上的态密度分别是Ak = Rb和Cs的3.5和7.5倍，表明标题化合物中有很强的电子相关.
2021-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optimization of reactively sputtered Mn3GaN films based on resistivity measurements
本研究提出以低温电阻率表征结构无序程度，指导优化反应磁控溅射 Mn3GaNx 薄膜的 N2 流量，所得薄膜电学性能和反铁磁相变晶格收缩与块体一致。
2024-05-02 cond-mat.mtrl-sci
