Bismuth-doping Alters Structural Phase Transitions in Methylammonium Lead Tribromide Single Crystals
我们研究了铋掺杂对钙钛矿半导体三溴化甲基铵铅（MAPbBr 3）单晶的晶体结构和相变的影响。通过测量随温度变化的比热容（Cp），我们发现，随着Bi掺杂的增加，分配给立方相界到四立方相界的相变的温度降低。此外，掺杂后，我们观察到一个相变之间的135和155 K，在未掺杂的单晶中观察到的两个过渡。这些结果似乎与先前报道的机械压力对钙钛矿晶体结构的影响惊人地相似。使用X射线衍射，我们表明，晶格常数降低作为Bi被纳入到晶体中，由密度泛函理论（DFT）预测。我们建议，铋替代掺杂的铅网站是占主导地位的，导致BiPb+中心，诱导压缩化学应变，改变的结晶相变。
2021-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth doping induced enhancement of the spin-orbit coupling strength in the prototype dilute ferromagnetic semiconductor (Ga,Mn)As: a review
本文综述Bi掺杂(Ga,Mn)As稀磁半导体的结构与磁性研究，证明少量重Bi原子取代As可增强价带自旋-轨道耦合，并显著提升磁电阻、霍尔效应及自旋-轨道力矩。
2024-12-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Many-body effects on the Rashba-type spin splitting in bulk bismuth tellurohalides
我们报告的多体修正散装碲化铋-材料，表现出巨大的Rashba型自旋分裂的带隙边缘状态的单电子能谱。我们表明，在一次$GW$近似得到的修正显着修改自旋轨道诱导的自旋分裂内评价密度泛函理论。我们证明，考虑到多体效应是至关重要的解释现有的实验数据。
2013-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Tuning Excitonic Properties and Charge Carrier Dynamics by Halide Alloying in Cs3Bi2(Br1-xIx)9 semiconductors
Utrecht University（乌得勒支大学）
通过卤化物合金化调节Cs3Bi2(Br1-xIx)9半导体的激子性质和电荷载流子动力学，优化其光吸收和电荷传输性能。
2026-01-08 cond-mat.mtrl-sci
Valley polarization of trions in monolayer MoSe$_2$ interfaced with bismuth iron garnet
研究了单层 MoSe$_2$ 与铋铁石榴石异质结构中带电激子的圆偏振光致发光，发现其谷极化随温度反转符号，并提出理论模型解释磁化诱导载流子不平衡与谷反转散射机制。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure effects on crystal and electronic structure of bismuth tellurohalides
利用密度泛函理论和紧束缚方法研究了碲化铋从正常半导体到拓扑绝缘体的压力诱导跃迁的可能性。在BiTeI中，这种转变是通过形成中间相，Weyl半金属，导致表面状态分散体的改性来实现的。在拓扑平凡相，表面态表现出Bychkov-Rashba型色散。Weyl半金属相存在于0.2GPa的狭窄压力区间内。在发生Weyl半金属-TI转变后，表面电子结构的特征是具有线性色散的无带隙态。表面态在压力作用下的变化特性取决于能带弯曲效应。我们还计算了在建议的高压晶相BiTeI的拉曼活性模式的频率，以比较它们与现有的实验数据。与BiTeI不同，在BiTeBr和BiTeCl中不发生拓扑相变。在BiTeBr中，晶体结构随压力而变化，但相位仍然是平凡的。然而，过渡似乎是可能的，如果保持低压晶体结构。在BiTeCl压力下，拓扑相不会出现高达18 GPa，由于在这种化合物中的相对较大的带隙宽度。
2016-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Superconductivity in Dense Rashba Semiconductor BiTeCl
层状非中心对称碲化铋正被研究作为拓扑绝缘体的候选材料。压力被认为是必不可少的诱导和调整这些系统中的拓扑秩序。通过电输运和拉曼散射测量，我们发现BiTeCl的两个高压相具有不同的正常态特征、载流子特性和上临界场行为，并具有超导电性。当电阻率最大值或电荷密度波被外加压力抑制时，超导性出现，然后持续到测量的最高压力51 GPa。电阻率的三个数量级的大幅度提高表明在致密绝缘相中可能实现了拓扑有序。这些发现不仅丰富了拓扑绝缘体的超导家族，而且为碲化铋的拓扑超导电性研究铺平了道路。
2015-01-25 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
High-Mobility Bismuth-based Transparent P-Type Oxide from High-throughput Material Screening
透明氧化物是许多技术的基本组成部分，从透明电子元件、透明导体到光化学和光电化学器件中的吸收剂和保护层。然而，到目前为止，难以开发具有宽带隙和高空穴迁移率的p型氧化物;当前技术水平的透明p型氧化物具有< 10 cm $^2$ /Vs范围内的空穴迁移率，远低于它们的n型对应物。利用高通量计算筛选指导发现具有宽带隙和高空穴迁移率的新型氧化物，我们报告了满足这些要求的铋基双钙钛矿氧化物的计算识别和实验验证。我们确定的候选化合物$_2$ BiTaO $_6$具有大于4 eV的光学带隙和大于30 cm $^2$ /Vs的霍尔空穴迁移率。具有填充的s轨道的Bi $^{3+}$与氧p强烈重叠，增加了金属-氧共价的程度并有效地降低了价有效质量，而Ta $^{5+}$形成具有低电负性的导带，导致可见光范围之外的高带隙。我们协调一致的理论实验工作指出，数据驱动的材料发现的实用性越来越大，信息学和化学直觉的结合是发现未来技术材料的一种方式。
2014-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Study of gold and bismuth electrical contacts to a MoS$_{2}$ monolayer
针对TMDCs器件金属接触肖特基势垒高的难题，研究了金和铋两种MoS₂单层接触材料，对比了二者的I-V特性，介绍了提升金接触性能的AFM熨烫法，并给出两类样品的光学响应初步结果。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast Momentum-resolved Hot Electron Dynamics in the Two-dimensional Topological Insulator Bismuthene
二维量子自旋霍尔（QSH）绝缘体是一类基于其边缘中的拓扑保护自旋电流的自旋电子学应用的有前途的材料。然而，它们还没有实现其技术潜力，因为实验实现是稀缺的，并限于低温。这些限制也严重限制了其动力学特性的表征。在这里，我们报告的电子动力学的新的室温QSH候选人铋后，光激发使用时间和角度分辨的光电子能谱。我们绘制了瞬态占据的导带，并跟踪热光载流子的完整弛豫路径。有趣的是，我们观察到的光生载流子寿命比\red{conventional}半导体短得多。这是由于存在的拓扑间隙状态已经建立了本地探针。事实上，我们发现光谱特征与这些早期的发现一致。大的带隙的证明和光电子动力学的观点标志着QSH功能的光学控制的关键一步。
2022-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tunable band-gap and isotropic light absorption from bismuth-containing GaAs core$-$shell and multi$-$shell nanowires
基于GaAs衬底的半导体核$-$壳纳米线由于其直接带隙和高度可调的光电性能而成为许多光子器件、光伏器件和电子器件的基础。选择合适的材料系统对于为优化器件性能而定制设计的纳米线至关重要。含铋的GaAs材料是一类即将出现的半导体，它不仅能够精确控制合金应变和电子结构，而且还提供了抑制光子器件中内部损耗机制的可能性。虽然实验的努力，将GaBiAs合金在纳米线有源区仍处于原始阶段，这种纳米线的光电性能的理论理解是仅仅是初步的。这项工作阐明和量化的作用，纳米线的物理属性，如其几何参数和铋纳入设计光吸收波长和偏振响应。基于数百万原子紧束缚模拟的GaBiAs/GaAs芯$-$壳和GaAs/GaBiAs/GaAs多$-$壳纳米线，我们的研究结果预测了大调谐的吸收波长，范围从0.9 $μ$ m到1.6 $μ$ m，这可以通过工程控制Bi组合物或纳米线直径。应变分布的分析表明，导致显着的轻空穴混合的价带状态的拉伸字符。这提供了实现偏振不敏感的光相互作用的可能性，这对于涉及光的放大和调制的若干光子器件是期望的。此外，在低Bi成分下，载流子约束是准II型的，这进一步拓宽了这些纳米线对于要求大载流子分离的无数应用的适用性。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomic Ordering in Cubic Bismuth Telluride Alloy Phases at High Pressure
研究了一系列碲化铋化合物从有序金属间相到替代合金再到半有序相的压力诱导相变。用角色散X射线衍射法观察到Bi_4 Te_5、Bi_2 Te和Bi_2 Te化合物在室温下压缩到14--19GPa时形成无序体心立方（bcc）晶体结构的合金。BiTe和Bi 2 Te合金以及先前发现的Bi 2 Te 3和Bi 4 Te 3的高压合金都被发现在约100°C的非常温和的温度下温和退火后显示出原子有序性。在退火时，BiTe从bcc转变为B2（CsCl）晶体结构类型，并且其他相采用其半无序变体，其特征在于在两个晶体学位点之一上的置换无序。相变压力和合金相的原子体积在Bi_mTe_n系列中表现出系统的变化，包括端元Bi和Te。采用第一性原理计算研究了B2型BiTe的电子结构和化学键性质，并确定了有序转变的驱动力.计算得到的B2型BiTe的费米面具有复杂的结构，并预测在20 ~ 60 GPa之间会发生三次拓扑变化。
2016-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Topological layered n-type thermoelectrics based on bismuth telluride solid solutions
在基于Bi $\rightarrow$ In，Te $\rightarrow$ Se，S原子置换的$Bi_{2}Te_{3}$拓扑n型热电材料中，利用扫描隧道显微镜和光谱（STM/STS）技术研究了范德华夹层（0001）表面狄拉克费米子的形貌和表面态.利用STM方法观察到了薄膜表面的暗斑和亮斑，暗斑和亮斑的强度与固溶体的组成和热电性能有关。所观察到的表面形貌特征的固溶体中的原子取代，掺杂杂质的影响，和形成的结构缺陷所产生的表面电子态的扭曲解释。对（0001）表面形貌STM图像进行快速傅里叶变换（FFT），得到了缺陷对表面电子散射引起的准粒子激发的干涉图样。通过对隧道谱的分析，确定了狄拉克点能及其涨落、表面缺陷的峰值能量、价带和导带边的位置以及能隙。发现狄拉克费米子表面态参数与热电性能之间存在相关性，即在高功率因数的固溶体中，费米子表面态的贡献随表面浓度的增加而增加，在$Bi_{1.98}In_{0.02}Te_{2.85}Se_{0.15}$组分中费米子表面态的贡献最大。用一组狄拉克锥截面描述了不同固溶体的费米能对波矢的依赖关系，这一关系接近于由费米速度在碲化铋亚晶格中所研究的原子替换的组分中的微弱变化所解释的狄拉克点能波动的极限。
2020-05-20 cond-mat.mtrl-sci
Semimetal-semiconductor transition and giant linear magnetoresistances in three-dimensional Dirac semimetal Bi0.96Sb0.04 single crystals
三维（3D）狄拉克半金属是一种新型的量子材料，可以看作是石墨烯的3D类似物。三维狄拉克半金属中许多有趣的电子性质已经被提出并实现，这表明它们在下一代量子器件中具有潜在的应用前景。铋锑化合物Bi 1-xSbx可以通过x ~ 4%的量子临界点从拓扑绝缘体转变为能带绝缘体，在该临界点处出现了3D狄拉克费米子。在这里，我们报告在这样的量子临界点的Bi 1-xSbx的磁输运研究。在Bi_（0.96）Sb_（0.04）单晶中观察到一种不寻常的磁场诱导半金属-半导体相变。在8 T的磁场中，Bi 0.96 Sb 0.04单晶在低温（5 K）下表现出高达6000%的巨磁阻效应，在室温（300 K）下表现出高达300%的巨磁阻效应。当温度低于200 K时，所观察到的磁阻在接近零场时保持线性。我们的实验结果不仅对三维狄拉克半金属的基础物理很有意义，而且对三维狄拉克半金属在磁电子器件中的潜在应用也很有意义。
2015-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Role of native point defects and Hg impurities in the electronic properties of Bi$_4$I$_4$
结合输运测量与密度泛函理论计算，本文揭示Bi$_4$I$_4$中本征点缺陷及Hg替位杂质对载流子类型、浓度和电阻率的调控作用。
2024-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Bismuth layer properties in the ultrathin Bi-FeNi multilayer films probed by spectroscopic ellipsometry
利用宽带（0.5-6.5 eV）椭圆偏振光谱仪研究了射频溅射沉积的Bi [Bi（0.6-2.5 nm）-FeNi（0.8，1.2 nm）]N多层膜，其中FeNi层具有纳米岛结构，其形貌和磁性随膜厚的减小而变化。从椭圆偏振角的多层模型模拟，Psi（ω）和Delta（ω），提取的Bi层的复杂（伪）介电函数谱。结果表明，在GMR型Bi-FeNi多层膜结构中，Bi层具有表面金属导电性，其导电性受纳米岛状FeNi层的形貌和磁性的影响。
2023-01-12 cond-mat.mtrl-sci
P-type doping of elemental bismuth with indium, gallium and tin: a novel doping mechanism in solids
描述了一种新的掺杂机制，由此掺杂杂质不简单地将电荷转移到主体半导体或半金属的能带，而是重新排列主体的价带深处的芯能级。这又导致所有电子在主体中的重新分布，并且如果设计得当，则改变费米能级EF的位置和EF附近的导电载流子的密度。该原理在元素Bi中得到实验证明，其中III族元素In和Ga掺杂Bi p型，尽管所有三个原子在固态下都是三价的。电子结构的计算表明，超深缺陷态（HDS）的形成和它的影响，在Bi掺杂In（Bi：In）和Ga（Bi：Ga）的EF。在元素Bi的EF以下-5至-6 eV处的HDS与Bi 6p电子杂交，并且使Bi价带中每个杂质原子失去两个电子。然后，这扰乱了固体中的电子计数并降低了EF。杂质原子上的电荷不变。原则上，这种掺杂作用不会导致在常规掺杂中散射传导电子和空穴的电离杂质的出现。实验上，Shubnikov-de Haas和霍尔效应测量表明，向Bi中加入In导致空穴密度增加。给出了单晶和多晶样品的热电、电流磁和热磁数据。In掺杂导致热电优值的提高，这表明新的掺杂机制也为开发更好的热电材料提供了一条途径。相同的机制是在工作中的Sn掺杂的Bi（Bi：Sn），虽然在这里电离杂质散射是不可避免的。
2015-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Localized Wannier function based tight-binding models for two-dimensional allotropes of bismuth
由于其单元素组成，各种晶体形式和固有的强自旋轨道耦合，铋已被视为理想的原型材料，以扩大我们对拓扑电子结构的理解。特别是二维铋薄膜由于在拓扑晶体管和自旋电子学中的潜在应用而吸引了越来越多的兴趣。这就需要一个有效的物理模型来准确解释二维铋所表现出的新颖拓扑现象。然而，传统的半经验的方法，适应散装铋跳跃未能捕捉二维铋同素异形体的拓扑特征，因为电子能带拓扑结构的晶体对称性以及原子间距的影响很大。在这里，我们提供了一个新的参数化使用本地化的Wannier函数从布洛赫态的第一性原理计算。我们构建了三种二维铋同素异形体的新的紧束缚模型：Bi（111）双层，铋烯和Bi（110）双层。我们证明我们的紧束缚模型可以成功地再现这些二维同素异形体的能带结构，对称性和拓扑特征。我们预计，这些模型可以扩展到其他类似的二维拓扑结构，如锑烯和砷烯。此外，这些模型可以作为一个起点，研究电子/自旋输运和低维拓扑器件的电磁响应。
2021-02-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A First Principle Study on Magneto-Optical Effects and Magnetism in Ferromagnetic Semiconductors Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$ and Bi$_3$Fe$_5$O$_{12}$
磁光效应不仅是研究磁性固体磁性和电子结构的有力工具，而且在高密度信息存储技术中有着重要的应用。钇铁石榴石（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）（YIG）和铋铁石榴石（Bi $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）（BIG）是两种广泛应用的磁性半导体材料，具有很强的磁光效应，在基础物理研究中也引起了人们的关注。特别地，YIG已常规地用作自旋电流注入器。本文基于密度泛函理论，采用广义梯度近似和库仑排斥理论，对YIG和BIG的磁性、电子学、光学和分子轨道性质进行了深入的理论研究。我们发现，这两种半导体表现出大的MO效应，其克尔和法拉第旋转角是最知名的MO材料，如MnBi。在光子能量$\sim2.4$ eV时，BIG薄膜的MO法拉第旋转角达到-74.6 $ ^{\circ}/μm$.此外，我们还发现BIG中跨MO带隙的价带和导带都是纯自旋下降态，即，BIG是一种单自旋半导体。这些有趣的发现表明，铁石榴石在半导体MO和自旋电子纳米器件中将找到有价值的应用。计算得到的电导率谱、磁光克尔角和法拉第旋转角与实验数据吻合较好。在光学和MO光谱的两个系统的主要特点进行了分析，特别是通过确定的带态对称性和主要的光学跃迁在$Γ$点的布里渊区的计算的能带结构。
2020-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Surface versus bulk contributions to the giant Rashba splitting in the ferroelectric α-GeTe(111) semiconductor
在具有破缺反转对称性的系统中，自旋轨道耦合（SOC）产生电子态的Rashba型自旋分裂，表现为带的k依赖分裂。虽然以前大多数研究都集中在二维电子系统上，但最近在一系列碲化铋中发现了这种拉什巴效应的三维（3D）形式。尽管这些材料表现出非常大的自旋分裂，但它们缺乏关于功能化的重要性质，即切换或调节自旋织构的可能性。这种限制可以在一类新的功能材料中克服，这些材料显示Rashba分裂耦合到铁电性：铁电Rashba半导体（FERS）。使用自旋和角度分辨光电子能谱（SARPES），我们表明，GeTe（111）形成了这一类的主要成员，显示复杂的自旋纹理的Rashba分裂表面和体带所产生的本征反转对称性破缺所造成的铁电极化体（FE）。除了纯粹的表面和体状态，我们发现表面-体共振态（SBR）的波函数纠缠的旋量从体积和表面的贡献。在费米能级，它们的杂化导致非常规的自旋拓扑结构，具有共手性螺旋和伴随的能隙开放。GeTe（111）表面和SBR态使半导体表面导电。同时，我们的SARPES数据证实了GeTe是一种窄禁带半导体，这表明GeTe（111）电子态具有理论上难以预测的自旋特性。由于Rashba带中自旋的螺旋度与FE极化的方向有关，因此这项工作为半导体自旋输运性质的全电非易失性控制铺平了道路。
2015-03-17 cond-mat.mtrl-sci
Topological nature and the multiple Dirac cones hidden in Bismuth high-Tc superconductors
最近的理论研究采用密度泛函理论预测BaBiO $_{3}$（当掺杂电子时）和YBiO $_{3}$成为具有大拓扑能隙（~ 0.7 eV）的拓扑绝缘体（TI）。这一点，再加上对表面氧化的天然稳定性，使得氧化铋家族在量子信息和自旋电子学中的可能应用特别令人感兴趣。中心问题，我们在这里研究的是，是否空穴掺杂的铋氧化物，即Ba $_{1-x}$ K $_{x}$ Bi O $_{3}$和BaPb $_{1-x}$ Bi $_{x}$ O $_{3}$，这是“高Tc”体超导接近30 K，另外显示在其费米能$E_{F}$附近的Dirac型拓扑表面状态的拓扑间隙。我们的电子结构计算预测的K-掺杂的家庭出现作为TI，与拓扑间隙以上$E_{F}$。因此，这些化合物可以成为具有空穴掺杂的超导体和具有额外电子掺杂的潜在TI。此外，我们预测铋氧化物家族包含一个额外的狄拉克锥低于$E_{F}$进一步的空穴掺杂，这表明这些系统是电子和空穴掺杂的拓扑绝缘体的候选人。
2015-05-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Topologically Invariant Double Dirac States in Bismuth based Perovskites: Consequence of Ambivalent Charge States and Covalent Bonding
体和表面电子结构，使用密度泛函理论和紧束缚模型哈密顿计算，揭示了存在两个拓扑不变（TI）的表面状态在家庭的立方Bi钙钛矿（ABIO $_3$ ; A = Na，K，Rb，Cs，Mg，Ca，Sr和Ba）。由Bi- $\{$ s，p $\}$ - O- $\{$ p $\}$配位共价相互作用的成键和反键态形成两个TI态，一个位于价带（TI-V），另一个位于导带（TI-C）。在膜的某一临界厚度（其随A而变化）以下，顶表面和底表面的TI状态耦合以破坏狄拉克型线性色散并因此打开表面能间隙。形成TI态所必需的s-p带反转的起源将ABiO $_3$家族分为两类。对于I类（A = Na，K，Rb，Cs和Mg），Bi-p态的自旋-轨道耦合导致了TI-C态的能带反转;对于II类（A = Ca，Sr和Ba），Bi-p态的自旋-轨道耦合导致了TI-C态的能带反转。
2018-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Realizing a Superconducting Square-Lattice Bismuth Monolayer
在超导Pb薄膜上异质外延生长了具有C4对称性和条纹状moire结构的近邻诱导超导正方晶格铋单层，DFT预测其费米能级存在Rashba型自旋劈裂Dirac能带，为拓扑超导研究提供了新平台。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Orbital-enhanced Warping Effect in P\textsubscript{x},P\textsubscript{y}-derived Rashba Spin Splitting of Monatomic Bismuth Surface Alloy Surface Alloy
自旋分裂Rashba带可以有效地控制运动电子的自旋自由度，在自旋电子器件设计和自旋信息处理等前沿应用领域具有巨大的潜力。考虑到反转对称性的内在破缺和相当大的自旋-轨道相互作用，由重金属元素形成的二维（2D）表面合金表现出明显的表面态的Rashba型自旋分裂。本文利用扫描隧道谱（STS）和密度泛函理论（DFT）揭示了原子轨道对称性在$\sqrt{3}\times\sqrt{3} R30^{\circ}$ BiCu $_{2}$单原子合金六角翘曲Rashba自旋劈裂表面态中的重要作用.从$\mathrm{d}I/\mathrm{d}U$谱和计算的能带结构中，在未占能区发现了三个从不同轨道对称性杂化的类空穴Rashba分裂带。准粒子干涉（QPI）映射由于费米面的六角形变形，分辨出了\textit{p$_{x},$p$_{y}$}（$m_{j}=1/2$）带间跃迁打开的散射通道。与\textit{s,p$_{z}$}衍生带相反，六边形翘曲主要伴随着在具有面内轨道对称性的\textit{p$_{x}$,p$_{y}$}（$m_{j}=1/2$）带的色散中高达24\%的大量面外自旋极化$S_{z}$。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Bi2Te_xSe_y series studied by resistivity and thermopower
我们研究了一系列层状铋硫族化物Bi $_2$ Te $_{3-x}$ Se $_x$的电阻率$ρ(T)$和热电势$S(T)$随温度和组分的变化关系，并报道了光学带隙的化学计量关系。在最补偿的成员，Bi $_2$ Te $_{2.1}$ Se $_{0.9}$的电阻率，我们发现一个低温平台的起始温度与高温激活能。对于整个系列，$S(T)$可以通过非本征半导体的简单模型来描述。通过用Se代替Te，费米能级从价带调谐到导带。发现了$x \approx 0.9$的$S(T)$、体带隙以及电阻率中的激活能的最大值。
2014-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Diverse Responses in Lattice Thermal Conductivity of $n$-type/$p$-type Semiconductors Driven by Asymmetric Electron-Phonon Interactions
本研究通过模分辨第一性原理计算揭示 EPI 对 n/p 型及直接/间接带隙半导体晶格热导率的差异化影响，并将其归因于轨道分量导致的不对称电子态密度。
2024-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the p-type Schottky barrier in 2D metal/semiconductor interface: boron-sheet/\mose, and /\wse
用第一性原理计算研究了二维金属/半导体范德华异质结的电子和结构性质。我们考虑了最近合成的硼化物[Science { \bf 350}，1513（2015）]和平面硼片（S1和S2）[Nature Chemistry { \bf 8}，563（2016）]作为2D金属层，以及过渡金属二硫属化物（TMDC）\mose和\wse作为半导体单层。我们发现，这些2D金属/半导体异质结的能量稳定性主要是由vdW相互作用，然而，化学相互作用也发生在硼化物/TMDC。在金属/半导体界面处的电子电荷转移已经被映射，在那里我们发现从TMDC到硼片的净电荷转移。进一步的电子结构计算表明，由平面硼片S1和S2组成的金属/半导体界面呈现出p型肖特基势垒，其可以在外部电场下被调谐为p型欧姆接触。
2017-02-01 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
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
Are fluorinated BN nanotubes n-type semiconductors?
采用密度泛函方法研究了氟掺杂BN纳米管的结构和电子性质。结果表明，F原子优先取代N原子，导致BN层的实质性变化。然而，F替代掺杂导致没有浅杂质态。F原子在B位上的吸附比在N位上的吸附更稳定。吸附有F原子的BNNT是p型半导体，表明实验观察到的具有大电导率的F掺杂多壁BNNT中的电子导电可能是由于吸附的F原子所致的p型，而不是之前假设的n型。
2005-11-09 cond-mat.mtrl-sci
New p- and n-type ferromagnetic semiconductors: Cr-doped BaZn2As2
采用密度泛函理论和量子蒙特卡罗模拟相结合的方法，我们发现了一种新的铁磁半导体：Cr掺杂的BaZn_2As_2。由于基质BaZn_2As_2的禁带宽度为0.2eV，Cr杂质的3d轨道的不同杂化，在价带顶和导带底都诱导出杂质束缚态。Cr杂质之间的长程铁磁耦合是通过p型和n型载流子获得的。
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Heavily Fe-doped n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb with high Curie temperature and large magnetic anisotropy
采用低温分子束外延方法生长了重掺Fe的n型铁磁半导体（In 1-x，Fex）Sb（x = 20 - 35%）薄膜，研究了其高温铁磁性和大的磁各向异性。当x = 20 - 35%时，（In 1-x，Fex）Sb薄膜保持了锌-铁磁晶体和具有单相铁磁性的能带结构。（In 1-x，Fex）Sb的居里温度（TC）在x = 35%时达到390 K，显著高于室温，是迄今为止报道的III-V族铁磁半导体的最高值。此外，x = 35%的（In 1-x，Fex）Sb薄膜具有较大的矫顽力（HC = 160 Oe）和剩磁（Mr/MS = 71%）。我们的研究结果表明，n型铁磁半导体（In 1-x，Fex）Sb是非常有前途的自旋电子器件在室温下运行。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Revisiting the topological properties of XMg2Bi2 (X = Ca, Sr, Ba, Yb and Eu)
International Research Centre Magtop, Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所磁学国际研究中心）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
本研究采用杂化泛函与拓扑不变量计算，发现XMg₂Bi₂类材料为拓扑平庸窄带隙半导体，实验观测的拓扑特征源于外禀效应，凸显了处理电子关联对评估拓扑性质的重要性。
2026-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Epitaxial Growth of an n-type Ferromagnetic Semiconductor CdCr2Se4 on GaAs(001) and GaP(001)
本文报道了n型铁磁半导体CdCr_2Se_4在GaAs和GaP（001）衬底上的外延生长，并描述了其结构、磁性和电子性质。磁性测量数据确认铁磁顺序与居里温度为130 K，在散装材料。磁化强度表现出明显的剩磁滞后行为，面内易磁化轴的矫顽场约为125 Oe。温度相关的输运数据表明，薄膜具有半导体特性，生长时为n型，室温载流子浓度约为1 x 10^18 cm-3。
2002-05-08 cond-mat.mtrl-sci
The Shockley-type boundary conditions for semiconductor p-n junctions at medium and high injection levels
本文用经典的Shockley边界条件来确定半导体pn结空间电荷区边缘的少数载流子浓度。它们通常用于计算pn结的电流/电压特性。这项工作表明，他们是有效的，只有在低注入电流水平。这些边界条件的新的解析表达式，获得了中等和高注入水平。这些表达式通过计算在高电流水平下工作的pn结的电流/电压特性进行了验证。
2007-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-field dependence of electron spin relaxation in n-type semiconductors
我们提出了一个理论研究的磁场依赖性的纵向（$T_1$）和横向（$T_2$）自旋弛豫时间的导带电子在n型III-V族半导体。特别是，我们发现，Dyakonov-Perel过程和一个额外的自旋弛豫通道，这源于电子$g$ -因子的电子波矢量依赖之间的相互作用，产生一个最大的$T_2$在有限的磁场。我们比较我们的结果与现有的实验数据n型GaAs，并作出具体的额外的预测电子自旋寿命的磁场依赖性。
2002-12-06 cond-mat.mtrl-sci
The melilite-type compound (Sr$_{1-x}$,$A_x$)$_2$MnGe$_2$S$_6$O ($A$=K, La) being a room temperature ferromagnetic semiconductor
寻找室温铁磁半导体，利用电子的电荷和自旋自由度来实现集成电子，光学和磁存储特性的设备中的各种功能，一直是科学家和工程师的长期目标。在这里，我们利用自旋极化密度泛函理论计算，通过空穴（K）和电子（La）掺杂，预测了一系列新的基于黄长石型氧硫化物Sr $_2$ MnGe $_2$ S $_6$ O的高温铁磁半导体.由于Mn离子之间缺乏强的反铁磁超交换，母体化合物Sr $_2$ MnGe $_2$ S $_6$ O中的弱反铁磁有序可以通过用$p$型或$n$型载流子进行电荷掺杂而容易地被抑制，从而产生预期的铁磁有序。在掺杂浓度为25%时，空穴掺杂和电子掺杂的化合物都可以实现高于300 K的居里温度（$T_\text{c}$）。分析了其内在机理。我们的研究为探索新型高温铁磁半导体提供了一种有效的途径。
2018-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Possible spin gapless semiconductor type behaviour in CoFeMnSi epitaxial thin films
具有独特能带结构的无自旋能隙半导体材料由于其有趣的输运性质而在自旋电子学中有着广泛的应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。利用脉冲激光沉积系统在MgO（001）衬底上成功地沉积了四元无自旋带隙半导体CoFeMnSi Heusler合金薄膜。薄膜沿（001）方向外延生长，表面结晶均匀、光滑。磁性测试结果表明，薄膜沿面内方向为铁磁软磁性，居里温度远高于400 K。该膜的电导率低，并表现出几乎与温度无关的半导体行为。膜的电阻率的估计温度系数为~ 7 x10 ^-10 Ohm.m/K，这与报道的无自旋带隙半导体的值相当。
2017-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Donor type semiconductor at low temperature as maser active medium
在一些半导体中，施主杂质原子可以吸引额外的电子，形成负施主杂质离子。因此，我们有3个能级的电子：零能级在底部的导电带，负能级的束缚电子的负施主杂质离子，和更深的负能级的外部电子的中性施主杂质原子。因此，施主杂质原子可以作为脉泽的活性中心。最大可实现相对群体为0.5。产生的振荡的典型波长为0.14 mm;三能级方案可以在相当低的温度下实现，大大低于6 K。
2007-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Mechanisms for p-type behavior of ZnO, Zn$_{1-x}$Mg$_x$O and related oxide semiconductors
研究了将本征n型氧化物半导体如ZnO和Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O转变为p型材料的可能性。受最近实验的启发，我们用自相互作用校正的密度泛函理论计算分析了ZnO和Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O中点缺陷N $_{\rm O}$，v $_{\rm Zn}$和N $_{\rm O}$ -v $_{\rm Zn}$对的电子缺陷能级。我们展示了缺陷的相互作用如何导致浅的受主缺陷能级，尽管单个点缺陷N $_{\rm O}$的能级在带隙中太深而不能负责p型导电。我们将我们的研究结果与p型导电路径中看到的多晶ZnO的晶界和发展的p型机制，这是共同的ZnO，Zn $_{1-x}$ Mg $_x$ O，和相关材料的理解。
2017-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Dilute moment n-type ferromagnetic semiconductor Li(Zn,Mn)As
我们提出用Li和Zn取代（Ga，Mn）As中的Ga，作为一种在稀矩n型半导体中获得高居里温度、载流子介导铁磁性的途径。优异的材料特性，使得Li（Zn，Mn）作为这种系统的现实候选物，包括通过调节Li-（Zn，Mn）化学计量独立于Mn掺杂控制的等价替代Mn杂质和载流子浓度的无限溶解度。我们的预测是通过详细的从头算计算以及与熟悉且直接相关的（Ga，Mn）As的比较来锚定的，通过我们提供的Mn局部矩与导带中电子之间交换相互作用的微观物理图像，以及通过分析来锚定的。Li（Zn，Mn）As材料的受控生长的前景。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Electrowetting on a semiconductor
我们报道了半导体上的电润湿使用的汞液滴停留在硅表面。使用不同掺杂水平的商业n型和p型单晶（100）硅晶片证明了该效果。电润湿是可逆的-观察到汞滴的电压依赖性润湿接触角变化取决于底层半导体掺杂密度和类型。的电润湿行为的解释，在金属-半导体结-电流-电压和电容-电压-频率的测量表明，这是由空间电荷电容的电压依赖性调制的情况。结合金属-半导体结电容和Young-Lippmann电润湿方程的模型与观测结果吻合得很好。
2012-08-01 cond-mat.mtrl-sci physics.flu-dyn
Spin Hall Effect in p-type Semiconductors
自旋霍尔效应是通过外部电场感应自旋电流的现象。我们最近提出，这种效应可以发生在p型半导体中，而不依赖于任何无序散射[S。Murakami等人，Science 301，1348（2003）]。这种内禀效应是由于“动量空间中的Berry相”，代表了Bloch能带结构的拓扑结构。我们解释了Berry相是如何引起自旋霍尔效应的，并回顾了这种效应的几个有趣的方面
2004-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Absence of vertex correction for the spin Hall effect in p-type semiconductors
计算了无自旋杂质对代表p型半导体的Luttinger模型自旋霍尔效应的影响。玻恩近似中的自能在螺旋度基中变成对角的，其值与波数或螺旋度无关。梯形近似中的顶点校正完全消失，与Rashba模型形成鲜明对比。这意味着，在清洁限制的自旋霍尔电导率再现的值的固有自旋霍尔电导率在早期的文件中计算。
2004-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Proposed high-power beta cells from MgAlB14-type icosahedral-boron semiconductors
β细胞产生电功率，因为来自掺入的放射性同位素的产生载流子的β辐射轰击一系列p-n结。然而，对太阳能电池中常用的半导体的辐射损伤将β电池限制于产生伴随的微小电功率（例如，微瓦）的极弱辐射。相比之下，二十面体富硼半导体可能产生许多数量级的更大功率的β细胞，因为它们的轰击诱导的原子位移自发自愈。此外，基于MgAlB 14结构的二十面体-富硼半导体的Mg和Al原子的取代可以产生pn结，因为来自掺杂诱导的间隙二十面体外原子的电子转移将一些正常的p型材料转化为n型。此外，电子-声子相互作用所产生的易置换间隙阳离子与载流子促进他们形成大的极化子。不透明的带电极化子在短距离内相互排斥。这些排斥抑制了n型极化子与p型极化子的复合，从而提高了β电池的效率。总之，使用这些二十面体富硼半导体可以使β电池的电功率比现有的β电池大许多个数量级。这一发展为利用核衰变发电开辟了一条新途径。
2019-04-28 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Kinetics of exciton photoluminescence in type-II semiconductor superlattices
研究了第二类半导体超晶格中粗糙界面处激子的衰减速率。结果表明，间接激子在平面界面复合的可能性本质上影响激子在粗糙界面的光致发光动力学。这是因为激子在平面界面处的复合与粗糙度处的复合之间存在强相关性。得到了发光动力学参数与粗糙界面统计特性之间的关系式。根据实验数据估算了GaAs/AlAs超晶格中粗糙度的平均高度和长度。
2000-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ba(Zn1-2xMnxCox)2As2: A Bulk Form Diluted Magnetic Semiconductor with n-type Carriers
报道了具有122型铁基超导体结构的体相稀磁半导体Ba（Zn_（1 - 2）Mn_xCox）_2As_2（0 ≤ x ≤ 0.15）的合成和表征。Mn和Co共掺杂BaZn_2As_2在TC ~ 80 K以下形成铁磁有序结构。霍尔效应测量表明，载流子为n型，密度约为10^17/cm 3。p型铁磁（Ba 1-yKy）（Zn 1-xMnx）2As 2、n型铁磁Ba（Zn 1 -2xMnxCox）2As 2、反铁磁BaMn 2As 2和超导Ba（Fe 1-xCox）2As 2系统之间的共同晶体结构和良好的晶格匹配使得可以通过As层在这些系统之间形成各种结。
2014-03-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Growth and characterization of n-type electron-induced ferromagnetic semiconductor (In,Fe)As
我们表明，通过引入等电子铁（Fe）磁性杂质和铍（Be）双施主原子到InAs中，它是可能的生长的n型铁磁半导体（FMS）的铁磁性控制能力的Fe和独立的载流子掺杂的低温分子束外延。我们证明，（In，Fe）As掺杂电子的行为作为一个n型电子诱导FMS。这一成果为实现新型自旋器件（如自旋发光二极管或自旋场效应晶体管）开辟了道路，并有助于理解FMS中载流子介导的铁磁性机制。
2012-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semimetal Contacts to Monolayer Semiconductor: Weak Metalization as an Effective Mechanism to Schottky Barrier Lowering
本文通过第一性原理计算系统研究了 Bi 和 Sb 与六种单层 TMDC 半导体的接触特性，揭示弱金属化诱导的 MIGS 可有效降低 n 型肖特基势垒，并提出修正的 Schottky-Mott 规则，为二维半导体器件电极选择提供理论依据。
2022-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Hall effect and magnetoresistance in p-type ferromagnetic semiconductors
最近的工作，旨在了解铁磁III-V族和II-VI族半导体中的磁输运现象进行了说明。本文讨论了p型磁性半导体反常霍尔效应的理论，并对（Ga，Mn）As和（Zn，Mn）Te的侧跳和斜散射机制的相对作用进行了评价。强调了强磁场中铁磁半导体的磁输运研究可以分离正常和异常霍尔效应的贡献，评估自旋在载流子散射和局域化中的作用，以及确定金属-绝缘体转变附近铁磁相的参与率。在强磁场区，弱的局域化效应导致了相当大的负磁阻效应。
2003-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of dark excitons on Förster type resonant energy transfer between dye molecules and atomically thin semiconductors
染料分子和二维过渡金属二硫属化物（TMDC）的界面结合了强分子偶极激发和半导体中的高载流子迁移率。Förster型能量转移是两种成分之间耦合的一个关键机制。我们报告的光谱分辨弗斯特诱导的过渡率从染料分子的TMDC层的微观计算。我们的方法是基于微观布洛赫方程求解自洽与麦克斯韦方程。这种方法允许结合夹在供体分子和衬底之间的TMDC半导体的介电环境。我们的分析揭示了典型的染料分子在紧密堆叠的结构中在meV范围内的传输速率，Förster速率对分子跃迁能量的非平凡依赖性来自于黑暗的动量禁止TMDC激子的独特签名。
2023-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Iron-based n-type electron-induced ferromagnetic semiconductor
载流子诱导铁磁半导体（FMS）已经被深入研究了几十年，因为它们具有传统金属材料无法实现的新功能。其中包括通过电选通或光照射控制磁性的能力，同时充分继承了半导体材料的优势，如能带工程。然而，原型FMS，如（In，Mn）As或（Ga，Mn）As，总是p型的，这使得它很难在实际的自旋器件中使用。这是因为这些材料中的锰（Mn）原子作为局部磁矩和受主起作用，为载流子介导的铁磁性提供空穴。在这里，我们表明，通过引入铁（Fe）到InAs中，它是可能的制造一个新的FMS的能力，控制铁磁性的Fe和独立的载流子掺杂。尽管普遍认为四面体Fe-As键是反铁磁的，我们证明了（In，Fe）As掺杂电子的行为是n型电子诱导的FMS，几十年来半导体自旋电子学的一块缺失。这一成就为实现新型自旋器件（如自旋发光二极管或自旋场效应晶体管）开辟了道路，并有助于理解FMS中载流子介导的铁磁性机制。
2011-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-Population Inversion and Terahertz Gain in Resonantly Excited Semiconductors
本文从微观上研究了激光共振激发半导体中激子布居的形成。对于激发在$2s$激子共振，它示出，具有严格的$s$型径向对称的偏振可以有效地转换成非相干的$p$型人口。因此，可以获得$2p$和$1s$激子状态之间的反转，导致显著的太赫兹增益的出现。
2004-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Photoelectrocatalytic detection of NADH on n-type silicon semiconductors facilitated by carbon nanotube fibers
NADH是参与许多生物催化过程的关键生物分子，作为辅因子，并且其定量可以与比酶活性相关联。已经采取了许多努力来获得与NADH存在相关的清洁电化学信号并降低其氧化还原过电位以避免干扰。背景和次级信号的抑制可以通过包括可切换的电活性表面来实现，例如，通过使用能够仅在照射时收集光能并驱动激发电子的半导体。在这里，我们提出了一个n-型硅半导体与纤维制成的碳纳米管作为电活性表面的NADH定量仅在低电位照射后的组合。所得光电极对50 μ M至1.6 mM的NADH浓度线性响应，具有高灵敏度（54 $μ$ A cm $^{-2}$ mM ${-1}$）。该系统可以作为一个生物传感平台，用于检测和定量的酶的活性。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
