Adsorption of CO and NO molecules on pristine, vacancy defected and doped graphene-like GaN monolayer: A first-principles study
本文利用DFT-D2计算CO和NO在原始、空位缺陷及金属掺杂GaN-ML上的吸附行为，发现N空位材料适合CO传感，N空位与Pt掺杂材料适合NO传感。
2023-06-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Ferromagnetic Stability in Cu Doped Passivated GaN Nanowires
采用密度泛函方法研究了GAN：Cu纳米线的室温铁磁性。我们的研究结果表明，两个铜掺杂剂是最稳定的，当他们彼此接近。与块状GAN：Cu相比，我们发现Cu掺杂纳米线的磁化和铁磁性强烈增强，因为Cu td带的带宽由于NW的1D性质而减小。表面钝化被证明是至关重要的，以维持GAN：Cu纳米线的铁磁性。这些发现与实验观察结果非常一致，并表明这种类型的系统中的铁磁性可以通过控制主体材料的尺寸或形状来调节。
2008-07-06 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of Blue Luminescence in Mg doped GaN
结合X射线吸收近边谱（XANES）实验、基于密度泛函理论的第一性原理计算和对各种可能的缺陷复合物及其XANES特征的全多重散射理论分析，揭示了Mg掺杂GAN薄膜中蓝色发光峰的起源。我们表明，由Mg取代在Ga位（MgGa）和Mg在间隙位（Mgi）组成的缺陷复合物是主要负责观察到的BL的施主-受主对跃迁（DAP）与深施主态的间隙。它与重Mg掺杂GAN中的N（Ga）的氧化态比其原始结构更高（更低）相关，这在我们的实验和计算中是显而易见的。这里确定的物理和化学机制指出了实现高效p型GAN的途径。
2017-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Demonstration of defect-defect ferromagnetic coupling in Gd doped GaN epitaxial films: A polarization selective magneto-photoluminescence study
用分子束外延技术在c-SiC衬底上生长了掺Gd的GAN外延层，在1.5~K温度下进行了磁场相关的偏振选择性光致发光（PL）研究。已经发现，在GAN中掺入Gd导致产生三种类型的施主类缺陷，其导致在低温PL中的中性施主束缚激子特征。研究表明，所有三个激子功能的自旋翻转散射的速率变得几乎$B$独立的，这表明这些信号必须是源于相互铁磁耦合的缺陷。这是进一步证实了与Si和Gd共掺杂的GAN样品上进行的研究，其中发现的缺陷是铁磁耦合，而Si-施主没有显示出任何参与耦合。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in Mn-doped GaN: From Clusters to Crystals
采用第一性原理，用团簇的分子轨道理论和晶体的线性Muffin tin轨道紧束缚公式（LMTO-TB）研究了GaN团簇和晶体中掺杂Mn原子之间的磁耦合。基于密度泛函理论和广义梯度近似的交换和相关的计算，揭示了耦合是铁磁性的磁矩范围从2.0到4.0玻尔磁子每锰原子取决于它的环境。Mn原子也倾向于成簇并且与N原子的结合比与Ga原子的结合更强。Mn与GAN簇的显著结合进一步表明，可以通过使用提供大量内表面位点的多孔衬底来增加GAN中的Mn浓度。
2002-08-13 cond-mat.mtrl-sci
The unexpected magnetism in 2D group-IV-doped GaN for spintronic applications
通过第一性原理计算发现，在富N条件下Ge和Sn掺杂单层GaN可形成屈曲结构并产生1 μB磁矩，而本征空位会消除磁性，为二维GaN基自旋电子学应用提供了理论指导。
2023-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Metastability from Photoluminescence of n-type GaN
我们测量了与非故意掺杂的GAN的亚稳性的光致发光的温度依赖性。施主原子的反应能U为0.1eV，浅施主比深中心稳定。在低温下对非故意掺杂的GAN进行了杂质跃迁，并为浅-深跃迁提供了反应能U。我们认为非故意掺杂的纤锌矿GAN中DX中心的起源是氧杂质而不是硅。
2005-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in cobalt doped n-GaN
报道了Co+注入形成的Co掺杂n-GaN退火后样品的铁磁有序性。最高居里温度~ 250 K的记录为样品与8原子%的Co。粒子诱导的X射线发射沟道研究证实了在Ga晶格位的替代Co。磁性杂质周围的局部原子排列也使用拉曼研究进行了分析。一个无序的模型与载体介导耦合的本地磁矩负责观察到的铁磁有序。
2007-08-16 cond-mat.mtrl-sci
Depth profile high-energy spectroscopic study of Mn-doped GaN prepared by thermal diffusion
我们已经进行了$in$ - $situ$的深度分布研究Mn掺杂GAN的低温热扩散方法，使用光电子能谱和X射线吸收光谱。芯层光电子能谱测量结果表明，Mn离子扩散到GAN衬底的较深区域（$\sim$ 70 nm），共振光电子能谱测量得到的Mn 3 $d$分态密度的线形与分子束外延生长的Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ N薄膜的线形接近.从X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）测量在Mn $L$ -边缘，它被揭示，掺杂的Mn离子是在二价Mn $^{2+}$状态和主要顺磁性。在磁化测量中，在使用$p$型GAN衬底制备的样品中检测到弱磁滞，而使用$n$型GAN衬底的样品仅显示顺磁性。
2007-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and magnetism of Mn doped GaN
Mn掺杂半导体杂质半导体由于其新颖的磁性而成为自旋电子学应用中非常感兴趣的系统。最近的理论和实验都表明，Mn掺杂GAN系统与Mn掺杂GaAs系统相比具有非常高的居里温度。为了理解Mn掺杂GaN的电子和磁性，我们用第一性原理平面波方法对Mn掺杂GAN系统进行了详细的研究。在这里，我们显示不同的Mn浓度的电子和磁性的影响。对于稀Mn浓度，Mn的$d$态形成与基质GAN的价带态完全分离的杂质带。这与Mn掺杂的GaAs系统相反，在Mn掺杂的GaAs系统中，带隙中的Mn $d$态非常靠近价带边缘，并且与离域的价带态强烈杂交。为了研究电子关联的影响，进行了LSDA+U计算。计算的交换相互作用在（Mn，Ga）N是短期的相反，在（Mn，Ga）的Mn自旋之间的铁磁耦合的强度基本上没有降低大的Mn-Mn分离。此外，由于Mn原子之间通过As键的连接的存在或不存在，交换相互作用在不同的结晶方向上是各向异性的。
2003-08-26 cond-mat.mtrl-sci
The origin of the red luminescence in Mg-doped GaN
利用光探测磁共振（ODMR）和正电子湮没谱（PAS）实验研究了金属有机物气相外延生长的掺镁GAN层。随着Mg掺杂水平的改变，结合的实验揭示了空位浓度和在1.8 eV的红色光致发光带的强度之间的强相关性。分析提供了强有力的证据表明，发射是由于复合，其中电子都从有效的质量施主和更深的施主与深中心的重组，深中心的空位相关的缺陷。
2006-02-04 cond-mat.mtrl-sci
Dopant Solubility, and Charge Compensation in La-doped SrSnO3 Films
我们研究了镧（La）作为一种n型掺杂剂在应变稳定的四相SrSnO 3生长在GdScO 3（110）使用自由基为基础的混合分子束外延方法。完全相干的，原子级光滑的膜表面的外延膜，得到的掺杂浓度无关。通过结合二次离子质谱和霍尔测量，我们表明，每个La原子有助于一个电子的薄膜确认它占据Sr-网站SrSnO 3，它是完全激活的。在LSSO薄膜中实现了超过1 × 10^20 cm-3的载流子密度，这与密度泛函理论计算预测的掺杂剂溶解度极限非常一致。在12 nm La掺杂的SrSnO 3薄膜中获得了70 cm 2 V-1 s-1的创纪录的室温迁移率，使其成为在室温下具有相当高的电子迁移率的最薄的钙钛矿氧化物半导体。我们讨论的结构掺杂剂输运性质的关系，提供必要的知识，使用这些材料的电子器件的设计。
2019-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Exchange coupling and Mn valency in GaN doped with Mn and co-doped with Mg
我们用密度泛函方法研究了GAN超晶胞中1个或2个相邻Mn杂质以及1个Mn和1个或2个Mg离子的复合物。考虑到电子相关的局域自旋密度近似与显式修正的Hubbard项（LSDA+U方法）和全晶格弛豫，我们确定了最近邻交换J的Mn杂质对。我们发现J是铁磁的，在哈密顿量H=-2 J1 *J2中约为18 meV。该J仅受U参数（在2和8 eV之间变化）和晶格弛豫的微弱影响。通过对磁化强度分布的详细分析，我们得到了铁磁超交换机制的线索。此外，在不存在与Mg共掺杂的情况下，发现Mn化合价毫无疑问为3+。与Mg共掺杂导致1 Mg的化合价变为4+，2 Mg的化合价变为5+。我们表明，价态的变化已经可以得出结论，从一个仔细分析的状态密度的GAN掺杂Mn没有任何Mg。
2017-10-05 cond-mat.mtrl-sci
High sub-bandgap response and fast switching enabled by thermal quenching in carbon-doped semi-insulating GaN
Seurat Technologies；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
研究通过热淬灭机制在碳掺杂半绝缘GaN中实现高亚带隙响应和快速开关，展示了亚带隙蓝光激发下的光电导性和开关动力学特性，获得了超过10^7的ON/OFF比，并揭示了热淬灭对光电流衰减的影响。
2026-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping on the intersubband absorption in Si- and Ge-doped GaN/AlN heterostructures
在本文中，我们研究了GAN/AlN异质结构（平面和纳米线）的带间和子带特性，其结构设计为在短波长红外区域吸收，特别是在1.55微米。我们比较了掺杂的GAN部分与Si和Ge的效果，我们讨论了自由载流子屏蔽与掺杂密度和阱/纳米盘尺寸的变化。我们观察到，纳米线异质结构始终呈现较长的光致发光衰减时间比他们的平面对应物，这支持存在一个平面内的压电场相关的应变张量的剪切分量，导致横向电子空穴分离。我们报告子带间吸收覆盖1.45微米至1.75微米，使用Ge掺杂的量子阱，具有相当的性能，充分研究的Si掺杂的平面异质结构。我们还报告了可比的子带间吸收Si和Ge掺杂的纳米线异质结构，表明掺杂剂的选择是不是观察子带间现象的固有障碍。此外，我们计算了由于许多体效应的子带间吸收的光谱位移作为掺杂浓度的函数。
2017-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Observation of quasi bound states in open quantum wells of cesiated p-doped GaN surfaces
Laboratoire de Physique de la Matière Condensée, CNRS, Ecole polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（凝聚态物质物理实验室，法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）；Service de Physique de l’État condensé (SPEC), Université Paris-Saclay, CEA-CNRS（凝聚态物理服务处（SPEC），巴黎萨克雷大学，法国原子能和替代能源委员会-法国国家科学研究中心）；Laboratoire Charles Fabry, Institut d’Optique Graduate School, CNRS, Université Paris-Saclay（夏尔·法布里实验室，高等光学学院，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）；Université Jean Monnet Saint-Etienne, CNRS, Institut d’Optique Graduate School, Laboratoire Hubert Curien, UMR 5516（圣艾蒂安让·莫奈大学，法国国家科学研究中心，高等光学学院，于贝尔·居里实验室）
本研究通过近带隙光电发射光谱技术，在掺铯p型氮化镓表面开放量子井中观测到寿命约20飞秒的亚稳共振态。
2026-03-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles identification of defect levels in Er-doped GaN
掺铒GAN在光电子领域的应用已经得到了广泛的研究，但其缺陷物理机制仍然没有得到很好的理解。在这项工作中，我们报告的第一性原理混合密度泛函研究的结构，能量学，和热力学跃迁水平的铒相关的缺陷复合物在GAN。我们首次发现Er $_{\rm Ga}$ -C $_{\rm N}$ - $V_{\rm N}$，一种Er、C杂质和N空位的缺陷复合物，和Er $_{\rm Ga}$ -O $_{\rm N}$ - $V_{\rm N}$，一种Er、O杂质和N空位的复合物，分别在导带以下0.18和0.46 eV处形成缺陷能级.连同Er $_{\rm Ga}$ - $V_{\rm N}$，Er和N空位的缺陷复合物，最近发现其产生0.61 eV的施主能级，这些缺陷复合物为实验中观察到的Er相关缺陷能级提供了解释。这些缺陷的发光Er中心的光激发的作用进行了讨论。
2017-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Compensation effect and magnetostriction in CoCr2-xFexO4
研究了Fe掺杂CoCr_2 O_4样品的磁补偿和磁致伸缩特性。结构和磁性测量表明，当x<0.1时，Fe ~（3+）离子首先占据B1（Cr）位，然后主要占据A（Co）位。这种行为的结果在一个角色转换的磁性贡献者和两个竞争性的磁性子晶格在x=0.1之间的组成补偿。在x=0.1~0.22的样品中也发现了温度相关补偿，补偿温度范围为40~104 K。Fe ~（3+）的掺杂还调节了体系的交换相互作用，阻止了长程锥形自旋序的形成。CoCr_2 O_4在23 K处的磁电转变温度随着掺杂量的增加而向低温移动。首次观察到了该系统的磁致伸缩效应。该应变在x=0.4时具有约280 ppm的最大值。磁致伸缩与两种磁补偿的行为是一致的。
2012-11-02 cond-mat.mtrl-sci
GaN Nanowall Network: A new possible route to obtain efficient p-GaN and enhanced light extraction
我们证明了以纳米壁网络（NwN）形态形成的GAN可以克服光电器件中的基本限制，并且能够实现高光提取和有效的Mg掺入以实现高效的p-GaN。采用等离子体辅助分子束外延（PA-MBE）技术生长了Mg掺杂GAN纳米壁网络（NwN），并利用光致发光（PL）谱、拉曼光谱、高分辨X射线衍射（HR-XRD）、X射线光电子能谱学（XPS）和二次离子质谱（SIMS）对样品进行了表征。我们记录了光致发光增强（$ \approx $ 3.2倍）在轻掺杂GAN相比，未掺杂的NwN。对于重掺杂GAN（Mg $>10^{20}$原子$cm^{-3}$），在2.95和2.7 eV处出现两个不同的（且宽的）蓝色发光峰，其中观察到2.95 eV峰对退火敏感。XPS和SIMS测量估计结合的Mg浓度为GAN NwN形态中的$10^{20}$原子$cm^{-3}$，同时将其带边发射保持在$\approx$ 3.4 eV。从SIMS测量中观察到，与表面相比，朝向GAN/Al $_2$ O $_3$界面的Mg积累更高。
2016-11-30 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
Quantum-Confined Stark Effect in polar and nonpolar Wurtzite InN/GaN Heterostructures: Influence on Electronic Structure and Compensation by Coulomb Attraction
本文系统地分析了极性和非极性纤锌矿-InN/GAN量子点的电子结构及其由于本征场引起的量子限制Stark效应而引起的电子结构变化。这是通过将连续弹性理论与经验紧束缚模型相结合来描述这些氮化物系统中的弹性和单粒子电子性质来实现的。在此基础上，采用多体处理方法确定了光吸收谱。光学跃迁的效率取决于库仑相互作用和量子限制斯塔克效应之间的相互作用。我们引入了一个有效的限制势，它代表了电子结构的影响下的固有极化场和计算所需的库仑相互作用的强度，以减少电子和空穴的分离。
2013-01-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport in epitaxially grown undoped and Si-doped degenerate GaN films
研究了反应溅射外延生长的未掺杂和Si掺杂GaN薄膜的电输运性质，揭示了Si掺杂、Ga间隙原子及补偿机制对载流子浓度和迁移率的影响，并用散射模型解释了简并薄膜的输运行为。
2023-09-16 cond-mat.mtrl-sci
Energetics and magnetism of Co-doped GaN(0001) surfaces: A first-principles stud
采用第一性原理研究了Co掺杂GAN（0001）薄膜的能量、电子和磁性，揭示了表面结构对Co原子间磁耦合的影响。发现在不同的生长条件下，Co原子更倾向于取代表面Ga位。特别地，在富N和适度富Ga条件下，用Co原子替换第一Ga层的CoN/GAN界面结构是优选的，而发现CoGax/GAN界面在极度富Ga条件下是能量稳定的。值得注意的是，在清洁的GAN（0001）表面，Co原子之间的反铁磁耦合是有利的，但在Ga双层GAN（0001）表面，随着Co浓度的增加，FM的存在是可能的。我们的研究为Co掺杂GAN薄膜的实验研究提供了理论依据，并有望使Co：GAN系统在自旋注入器件中获得潜在的应用。
2014-12-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Localized tip enhanced Raman spectroscopic study of impurity incorporated single GaN nanowire in the sub-diffraction limit
利用金纳米粒子辅助针尖增强拉曼光谱（TERS）的倏逝场研究了亚衍射极限下单个GAN纳米线中杂质的局域效应。采用催化剂辅助气-液-固化学气相沉积法生长了掺氧和掺镁的GAN纳米线。观察到未掺杂和掺杂的纳米线的纤锌矿GAN的对称允许的拉曼模式。异常非常强的强度的非区中心区边界模式观察的TERS研究的未掺杂和Mg掺杂的GAN单纳米线。对于未掺杂和Mg掺杂的GAN样品，也观察到A1对称的表面光学模式。然而，仅在具有非对称A1（LO）模式的富氧单纳米线中报道了纵向光学（LO）声子与自由电子的强耦合。局域振动模式的研究表明，在单一的GAN纳米线作为掺杂剂的Mg的存在。
2016-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic defect-induced ferromagnetism and transport in Gd-doped GaN two-dimensional electron gasses
在这里，我们报告的稀土Gd掺杂的磁性和磁输运的GAN二维电子气（2DEGs）的影响。样品通过等离子体辅助分子束外延生长，并由AlN/GAN异质结构组成，其中Gd在极化诱导的2DEG内进行δ掺杂。在这些Gd掺杂的2DEG中观察到铁磁性，其居里温度高于室温，并且各向异性自发磁化倾向于平面外（c轴）取向。在高达50 kOe的磁场下，面内配置的磁化强度保持小于面外配置的磁化强度，这表明交换耦合自旋沿极c轴锁定。具有最低Gd浓度（2.3 $\times$ $10^{14}$ cm $^{-2}$）的样品在5 K下表现出41.1 $μ_B/Gd^{3+}$的饱和磁化强度，这表明单独的Gd离子自旋（7 $μ_B$）不能解释磁化强度。令人惊讶的是，没有任何Gd生长的对照样品显示不一致的磁性;在一些对照样品中观察到弱铁磁性，而在其他样品中观察到顺磁性。铁磁2DEG不表现出异常霍尔效应;霍尔电阻随磁场非线性地变化，但不跟踪磁化，这表明铁磁相和2DEG内的导带电子之间缺乏耦合。
2015-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Current-driven domain wall dynamics in ferrimagnetic Ni-doped Mn4N films : very large domain wall velocities and reversal of motion direction across the magnetic compensation point
自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOT）是允许使用电流进行磁化操纵的自旋电子现象。除了他们的基本利益，他们允许开发新的类别的磁存储器和逻辑器件，特别是基于畴壁（DW）运动。在这项工作中，我们报告的STT驱动DW运动的亚铁磁性锰镍氮化物（Mn 4-xNixN）薄膜，其中镍含量的微调允许设置在室温下的磁补偿的研究。降低的磁化强度，结合大的自旋极化的传导电子，强烈地增强了STT，使域壁速度接近3000米/秒，可以获得Ni组合物接近补偿点。此外，当磁补偿组合物交叉时，观察到畴壁运动方向的反转。这一显著的特征与自旋极化方向相对于净磁化方向的变化有关，通过从头计算能带结构计算得到了澄清。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Phonon transport unveils the prevalent point defects in GaN
确定有意掺杂的GAN中存在的空位的类型和浓度是一个众所周知的困难和长期争论的问题。在这里，我们使用一种非常规的方法，基于热输运建模，以确定在以前的测量中的空缺的患病率。这使我们能够提供确凿的证据，最近的假设，镓空位氨热生长的样品可以与氢络合。我们的计算O掺杂和Mg-O共掺杂样品产生一个一致的图片互连掺杂剂和空位浓度，载流子密度和热导率，与实验测量非常一致。这些结果也突出了从头算声子输运模型的预测能力，以及它对理解和量化半导体缺陷的价值。
2017-12-21 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Optical Gain in Er-Doped GaN Epilayers
在室温下，研究了稀土基GAN半导体在1.5微米通信波长处的激光作用。我们报道了用金属有机物化学气相沉积法制备的掺铒GAN外延层在上述带隙激发下的受激发射。利用可变条纹技术，通过发射强度随泵浦强度、激发长度和谱线宽度变窄而变化的阈值特性，观察到了受激发射。采用可变条纹结构，GAN：Er外延层的光学增益可达75 cm-1。GAN半导体的近红外激光为光电子器件的扩展功能和集成能力开辟了新的可能性。
2020-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic structure and Jahn-Teller effect in GaN:Mn and ZnS:Cr
我们提出了一个从头算和分析研究的Jahn-Teller效应在两个稀磁半导体（DMS）与d4杂质，即Mn掺杂的GAN和Cr掺杂的ZnS。结果表明，只有结合Jahn-Teller畸变和强电子关联处理才能得到正确的绝缘电子结构。使用LSDA+U的方法，我们得到的Jahn-Teller能量增益与现有的实验数据在合理的协议。从头算结果是由一个更唯象的配体场论完成的。
2010-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Dopant-defect interactions and their impact on local crystal stoichiometry studies in Mg-doped GaN via atom probe tomography
在这项工作中，掺杂缺陷的相互作用相关的自补偿p型GAN的原子探针层析成像进行了研究。离子分布的3D可视化显示了球形富镁团簇的形成以及Mg掺杂剂向MOCVD生长的GAN：Mg中位错的偏析。与自补偿相关的杂质，如氧和氢，被识别并检测到邻近富镁位错。研究了缺陷区域周围的晶体化学计量，以了解缺陷如何作为陷阱并影响掺杂剂扩散。发现N：Ga的非化学计量区域邻近富镁位错，并与一些富镁团簇重叠，表明潜在的陷阱。在N：Ga的变化不成比例的Mg含量，这表明的微观特征（集群和位错）与当地化学不同的相互作用。还演示了通过人工制品的失效来定义APT实验的质量的技术。富镁的缺陷和变化的N：Ga被认为是独立的工件相关的蒸发场在APT。
2021-02-15 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
Unraveling the Jahn-Teller effect in Mn doped GaN using the Heyd-Scuseria-Ernzerhof hybrid functional
本文采用Heyd-Scuseria-Ernzerhof杂化泛函（HSE）方法对GAN中Mn取代Ga进行了从头算研究。与半局域泛函相反，多数Mn t $_{2}$流形分裂成一个占据的双峰和一个未占据的单峰以及费米能级以上的绝缘基态，这是进一步稳定的一个相当大的Jahn-Teller失真。用$GW$计算证实了预测，并与实验相一致。从GAN到GaAs，从局域到离域Mn空穴态的转变被预测。
2009-04-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Site-selective enhancement of Eu emission in delta-doped GaN
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Lehigh University（利哈伊大学）；Osaka University（大阪大学）；Singh Center for Nanotechnology, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学辛格纳米技术中心）；Intra-Photonics Research Center, Research Organization of Science and Technology, Ritsumeikan University（立命馆大学科学技术研究机构内光子学研究中心）；West Chester University（韦斯特切斯特大学）
通过delta掺杂结构选择性增强主要发光位点的Eu发射，提升LED效率并实现量子技术所需的均匀发射谱。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Density Functional Theory Study of Th-doped LiCAF and LiSAF for Nuclear Clock Applications
TU Wien（维也纳工业大学）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）
本研究通过密度泛函理论分析Th掺杂的LiCAF和LiSAF晶体，揭示Th:LiSAF的缺陷形成能更低，可能具有更高的钍核浓度，并指出文献结果仅适用于特定实验条件。
2025-07-14 cond-mat.mtrl-sci
A stochastic simulation of the dislocation-mediated etching of porous GaN distributed Bragg reflectors
Department of Materials Science, University of Cambridge（剑桥大学材料科学系）
该研究通过随机模拟再现了多孔氮化镓分布式布拉格反射镜电化学蚀刻过程中的级联结构特征，并展示了模拟结果与实验数据的一致性。
2026-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Study of two-subband population in Fe-doped AlxGa1-xN/GaN heterostructures by persistent photoconductivity effect
用Shubnikov-de Haas方法研究了Fe掺杂Al_（0.31）Ga_（0.69）N/GAN异质结的电子性质。异质界面中二维电子气的两个子带被填充。在低温照射后，第一子带的电子密度从11.99 × 1012 cm-2增加到13.40 × 1012 cm-2，第二子带的电子密度从0.66 × 1012 cm-2增加到0.94 × 1012 cm-2。持续的光电导效应（~13%的增加）主要归因于GAN层中与Fe相关的深施主能级。当第一子带以密度n1 = 9.40 × 1012 cm-2填充时，第二子带开始填充。我们计算出第一和第二子带之间的能量间隔为105 meV。
2006-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
GaZn-VZn acceptor complex defect in Ga-doped ZnO
复杂缺陷的识别一直是宽禁带氧化物半导体中控制缺陷数量和设计有用性能的物理问题。在这里，我们报告了一个系统的研究（GaZn-VZn）-受主复合缺陷通过锌自扩散Ga掺杂ZnO同位素异质结构，这是构思和精心控制的生长条件下制备。二次离子质谱和变温霍尔效应测试结果表明，高密度的可控（GaZn-VZn）-是Ga掺杂ZnO的主要补偿缺陷。从锌自扩散实验获得的这种复杂的缺陷的结合能（~0.78 eV）以及匹配的电激活能来自随温度变化的电测量（~0.82 eV）。为了进一步验证（GaZn-VZn）-复合物在Ga掺杂ZnO中的补偿效应，通过能量分析和散射过程定量计算了补偿比。同时，根据光致发光光谱推测了其能级结构，并通过时间分辨光致发光测量得到了其寿命。（GaZn-VZn）-复合缺陷能级之间的电子跃迁发射约650 nm的光，寿命为10-20纳秒。这些发现可能会为新的复杂缺陷衍生的光学应用铺平道路。
2017-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Charge effects in donor doped perovskite ferroelectrics
掺杂是调节铁电钙钛矿的物理性质的广泛使用的方法。由于掺杂会由于某些元素的取代而引起电荷，因此在掺杂样品中应考虑电荷效应。为了了解电荷如何影响系统，我们将偶极-电荷相互作用纳入我们的模拟中，在模拟中可以很好地再现捏滞回线。提出了两种电荷补偿模型并进行了数值研究，以了解镧掺杂对BaTiO $_{3}$铁电相变温度和电滞回线的影响。两个电荷补偿模型的后果进行了比较和讨论。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Hybrid density functional study of optically active Er$^{3+}$ centers in GaN
理解掺铒GAN的发光需要详细了解稀土掺杂剂和氮化物基质之间的相互作用，包括基质材料中可能存在的本征缺陷和其他杂质。我们解决这个问题，通过第一性原理混合密度泛函研究的结构，能量，和过渡水平的Er杂质和它的配合物与N和Ga的空缺，取代C和O杂质，和H的纤锌矿GAN。我们发现，在材料的内部，Er $_{\rm Ga}$是占主导地位的Er $^{3+}$中心的形成能量为1.55 eV的; Er $_{\rm Ga}$ - $V_{\rm N}$具有深施主能级在0.61 eV，可以帮助能量转移到4 $f$ -电子核心。在掺Er的GAN中，多个光学活性Er $^{3+}$中心是可能的。
2015-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of nitrogen polar p-type doped GaN/AlxGa(1-x)N superlattices for applications in wide-bandgap p-type field effect transistors
本论文研究了N极性调制掺杂p-AlGaN/GAN超晶格的MOCVD生长及其电学性质。空穴层电荷密度和迁移率作为SL中的p型掺杂剂Mg的浓度和SL周期数的函数进行了研究。进行室温霍尔测量以确定空穴迁移率和薄层电荷密度。当空穴密度随着SL周期数的增加而增加时，空穴迁移率基本上不受影响，对于Mg调制掺杂为7.5e18 cm-3的N极性SL，在同时具有6.5e13 cm-2的高空穴密度时，空穴迁移率高达18 cm 2/Vs。对于可比较的均匀掺杂的Ga极性SL样品，测量到11 cm 2/Vs的迁移率。还报道了GAN/AlGaN材料系统的最低薄层电阻为5 kOhm/sq。测试结构的晶体管也被制造来研究这些SL结构的适用性，其中平面器件导致5 mA/mm的电流，并且FinFET结构导致超过100 mA/mm的电流。
2019-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improved-Sensitivity Integral SQUID Magnetometry of (Ga,Mn)N Thin Films in Proximity to Mg-doped GaN
采用分子束外延技术在GaN缓冲的Al 2 O3衬底上制备了45 nm GAN：Mg/ 5 nm（Ga，Mn）N / 45 nm GAN：Mg三层结构，以验证包层空穴的间接共掺杂是否会改变（Ga，Mn）N中的自旋-自旋相互作用.四个调查的结构，不同的镁掺杂水平，仔细表征在纳米级的HRTEM，EDX，和SIMS。HRTEM明确排除了外来富Mn相的存在。的结构，直到中等Mg掺杂，没有显示Mg过掺杂的影响。这些结构的磁性研究是由一个专门的实验方法的就业的辅助下，从基板的磁性贡献的原位补偿，允许高达约50倍的减少这种贡献。这种技术，致力于这些结构，同时提供了一个十倍减少的时间不稳定性的磁力单位，并降低了实验抖动，只有$5 \times 10^{-7}$ ~emu在70~kOe，大大提高了精度和可信度的结果，在高磁场的标准积分SQUID磁强计。本文所建立的三层结构的磁特性证明与厚的（Ga，Mn）N单层的已知性质相同，即（i）由超交换驱动的Mn $^{3+}$离子之间的低温铁磁性和（ii）在较高温度下的纯顺磁响应。缺乏由相邻Mg掺杂带来的任何影响的可能原因是包覆层中存在残余Mn，导致预期的p型掺杂在那里失活。这一发现指出，必须施加更密集的技术努力，以促进共掺杂驱动的载流子介导的铁磁耦合在Mn富集的GAN中，特别是在高温下。
2021-02-07 cond-mat.mtrl-sci
On the Origin of Carrier Loss in Mg-Doped N-Polar GaN
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Adroit Materials
研究发现Mg掺杂N极GaN中载流子损失主要由中性$(V_N-3Mg_{Ga})^0$复合物的形成引起。
2025-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interface Dipole and Band Bending in Hybrid p-n Heterojunction MoS2/GaN(0001)
基于块状GAN和二维（2D）材料的混合异质结构为具有工程特征的纳米电子器件提供了新的途径。在这里，我们研究了混合维异质结构的电子特性的本征n掺杂的二硫化钼薄片转移到p掺杂的GAN（0001）层。利用角分辨光电子能谱（ARPES）和高分辨X射线光电子能谱（HR-XPS）研究了MoS 2/GAN异质结构中层间相互作用引起的电子结构变化。特别是，观察到的价带相对于费米能级的位移的MoS 2/GAN异质结构，这是从二维单层的MoS 2到GAN的电荷转移的签名。ARPES和HR-XPS揭示了一个界面偶极子与局部电荷转移从GAN层的二硫化钼单层。MoS 2和GAN之间的价带和导带偏移被确定为分别为0.77和-0.51 eV。基于测得的功函数和能带弯曲，我们建立了GAN和MoS 2之间的0.2 eV的界面偶极子的形成。
2018-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and defect properties of Bi-doped GaN: origins of photoluminescence and optical absorption
本文利用杂化密度泛函理论系统研究Bi掺杂GaN中替代位铋原子及其与本征空位形成的缺陷复合体，揭示电荷补偿复合体稳定阴离子位铋掺入并解释实验观测到的光吸收峰和带边发射的缺陷物理起源，为控制Bi掺入GaN提供指导。
2025-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Study of residual stress in reactively sputtered epitaxial Si-doped GaN films
采用射频磁控反应共溅射法在$\textit{c}$ -蓝宝石衬底上生长了Si掺杂的GAN薄膜，在不同的N分压下，在Ar-N2生长气氛中生长了$_2$，并通过φ扫描确定了其外延特性。能量色散X射线光谱显示$\thicksim$ 2 at.% Si，但是N/Ga比随着N $_2$百分比从100%降低到10%而显著降低。高分辨率X射线衍射显示在30% -100%N $_2$下生长的膜中主要存在刃位错（$\thicksim$ 10 $^{12}$ cm $^{-2}$），在较低的N $_2$百分比下，刃位错降低到$\thicksim$ 5 × 10 $^{11}$ cm $^{-2}$，在该百分比下，发现螺位错的密度增加并且获得与刃位错的密度相当的值。晶格参数（$\textit{a}$和$\textit{c}$）独立获得，以确定在膜中的应变的面内和面外分量，进行分析，推导出流体静力学和双轴应变的贡献。在100% N $_2$下生长的膜显示出由于过量/间隙氮而导致的大的微观应变和流体静力学应变，这两者都随着N $_2$百分比的初始降低而降低，但是由于Ar掺入而在低于30% N $_2$时再次增加。高于75%N $_2$生长的薄膜显示压缩双轴应力，这是由于可能的氮掺入到晶界和边缘位错的拉伸侧。在低于75%N $_2$生长的薄膜中双轴应力向拉伸特性的逆转被解释为在聚结过程中产生的面内拉伸应力的流…
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Shubnikov-de Haas oscillations in coherently strained AlN/GaN/AlN quantum wells on bulk AlN substrates
该研究在体AlN衬底上的相干应变AlN/GaN/AlN量子阱中观察到SdH振荡，揭示了未掺杂与δ掺杂结构的能带占据差异，并直接测量了2DEG关键参数，为氮化物异质结构设计提供基础。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tracking defect-induced ferromagnetism in GaN:Gd
我们报道了用分子束外延（MBE）生长的GAN：Gd层的磁性。在这些样品中发现了关于磁性能的差的再现性。我们的研究结果表明，浓度为10^19 cm^-3的缺陷可能对磁性能起着重要作用。正电子湮没谱不支持GAN：Gd中的铁磁性和Ga空位之间的联系。GAN：Gd的氧共掺杂在室温下促进铁磁性，并指出氧在Gd掺杂GAN中介导铁磁性相互作用的作用。
2011-08-03 cond-mat.mtrl-sci
A cascade model for the defect-driven etching of porous GaN distributed Bragg reflectors
University of Cambridge（剑桥大学）；Swansea University（斯旺西大学）
本研究提出了一种级联模型，用于解释缺陷驱动的多孔氮化镓分布布拉格反射镜蚀刻过程，通过分析不同电化学蚀刻电压下的三维结构，揭示了蚀刻路径与位错行为的关系。
2025-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Large spin splitting of GaN electronic states induced by Gd doping
我们详细研究了Gd掺杂GAN层中近带隙光致发光的磁场和温度极化特性。我们的研究揭示了一个非常强大的影响Gd掺杂的GAN矩阵中的电子状态。我们观察到，当Gd浓度低至1.6 x 10^{16} cm^{-3}时，价带的自旋劈裂会反转其符号。这一显著的结果只能从Gd离子在周围GAN基质中长距离感应磁矩的角度来理解。
2005-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the valence and concentration of europium and luminescence centers in GaN through co-doping and defect association
采用第一性原理混合密度泛函缺陷计算方法研究了铕掺杂GAN的缺陷物理。这包括稀土掺杂剂与本征点缺陷（Ga和N空位）和无意存在或有意并入主体材料中的其它杂质（O、Si、C、H和Mg）之间的相互作用。虽然三价Eu $^{3+}$离子通常被发现是主要的，当Eu在纤锌矿GAN中的Ga位点处被并入时，二价Eu $^{2+}$也是稳定的，并且被发现在带隙区域中的费米能级值的小范围内是主要的。Eu的$^{2+}$ /Eu $^{3+}$比值可以通过调节费米能级的位置和通过缺陷缔合来调节。我们发现与氧共掺杂可以促进Eu掺入晶格。未缔合的Eu $_{\rm Ga}$是一种电学和光学活性缺陷中心，其行为受到局部缺陷-缺陷相互作用的深刻影响。缺陷络合物如$_{\rm Ga}$、$_{\rm Ga}$、$_{\rm Ga}$、$_{\rm Ga}$和$_{\rm Ga}$ -$_{\rm Ga}$可有效地充当深载流子陷阱，并介导从主体到$^{3+}$-电子核的能量转移，然后导致尖锐的红色$f$内发光. Eu相关的缺陷也可以引起缺陷-带发光。例如，未缔合的Eu $_{\rm Ga}$被确定为在n型含Eu $^{2+}$的GAN中观察到的宽蓝光发射的可能来源。这项工作要求重新评估的某些假设有关特定的缺陷配置，以前为Eu掺杂的GAN和进一步调查的起源（Eu，Mg）掺杂的样品中观察到的光致发光滞后。
2021-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Electron transport in GaN(ZB) and AlN(WZ)
为了更好地理解n型掺锌GAN和纤锌矿AlN中的电子输运，本文采用非平衡统计算符方法进行了理论研究，该方法提供了一组耦合的非线性微分演化方程，该方程描述了系统中的耗散现象.电子漂移速度的超快时间演化（和稳态）得到假设不同的值的电子有效质量。
2021-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Self-compensation in highly n-type InN
用正电子湮没谱研究了高n型InN中的受主型缺陷。结果进行了比较，霍尔效应测量和计算的电子迁移率。在此基础上，研究了n型InN的自补偿现象，讨论了辐照和掺硅InN中补偿中心和散射中心的微观来源。我们发现显着的补偿，通过带负电荷的铟空位复合物，以及额外的受体型缺陷，没有或小的有效开放体积，作为散射中心，在高n型氮化铟样品。
2012-04-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Length scale of puddle formation in compensation-doped semiconductors and topological insulators
在大多数半导体和绝缘体中，不可避免地存在小密度的带电杂质，但它们的影响可以通过补偿掺杂来减少，即通过引入相反电荷的缺陷。屏蔽在这样的系统中导致形成的电子空穴水坑，占主导地位的散装运输，首先认识到Efros和Shklovskii。拓扑绝缘体（TI）的金属表面态提供额外的屏蔽通道，抑制熔池。我们调查的典型长度$l_p$，它决定了水坑之间的距离和抑制水坑形成接近金属表面的限制，其中间隙$Δ$是远远大于典型的库仑能量$E_c$相邻的掺杂剂，$Δ\gg E_c$。特别地，这与三维基于Bi的拓扑绝缘体相关，其中$Δ/E_c \sim 100$。标度参数预测$l_p \sim (Δ/E_c)^2$。相比之下，我们发现数值$l_p$是小得多，并在一个扩展的交叉制度增长近似线性与$Δ/E_c$的数值可访问的值，$Δ/E_c \lesssim 35$。我们展示了如何定量缩放参数可以用来外推到更大的$Δ/E_c$，其中$l_p \sim (Δ/E_c)^2/\ln(Δ/E_c)$。我们的研究结果可以用来预测TI薄膜的特征厚度，低于该厚度时，样品的质量会大大提高。
2017-07-24 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Screening of the quantum-confined Stark effect in AlN/GaN nanowire superlattices by Germanium doping
我们报道了在AlN/GAN纳米线异质结构中极化诱导的内部电场的静电屏蔽，其中锗掺杂的GAN纳米盘嵌入AlN势垒之间。以高于$10^{20}\,\text{cm}^{-3}$的浓度掺入锗使GAN纳米盘的光致发光发射能量转移到更高的能量，伴随着光致发光衰减时间的减少。同时，发射能量的厚度依赖性偏移显著降低。尽管施主浓度高，但没有观察到光致发光特性的劣化。
2014-02-13 cond-mat.mtrl-sci
