Chemical bonding origin of the thermoelectric power factor in Half-Heusler semiconductors
具有立方半赫斯勒结构（XYZ）的金属间化合物半导体具有优异的热电性能。这归因于能带结构中载流子袋的高简并性，但在不同的材料组成之间发现了很大的差异。半赫斯勒通常在Zintl化学中解释，明确区分正电性阳离子（$X^{n+}$）和扩展的聚阴离子（$YZ^{n-}$）。基于定量的真实空间化学键合分析，我们解开大程度的共价键合之间的正式阳离子和阴离子，Zintl区分显然无效。这种共价性强烈影响材料的能带结构、热电性能和响应性能，对于那些最不遵循Zintl概念的材料观察到改进的热电性能。这扩展了我们对控制物理性质的化学键合图案的知识，并对经常应用于复杂材料设计的简单化学概念给出了批判性的观点。
2021-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of chemical modification of edge atoms of graphene sheets on their strength
基于石墨烯的分子理论，从机械力化学反应的角度研究了石墨烯片边缘原子的化学修饰对石墨烯性能的影响。石墨烯的机械行为被示出为不仅相对于载荷施加的方向是高度各向异性的，而且极大地依赖于边缘的化学改性。一个拓扑性质的石墨烯变形进行了讨论。
2013-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and exchange constants in magnetic semiconductors digital alloys: chemical and band-gap effects
第一性原理模拟已经进行了[001]有序Mn/Ge和Mn/GaAs“数字合金”，重点是i）更大的带隙和ii）不同的半导体主体对磁性半导体的电子结构的影响。Mn/Ge中的交换常数的计算结果表明，即使对于较长范围的耦合常数，较大的带隙也会产生较强的最近邻铁磁耦合和整体增强的面内铁磁耦合。至于交换常数的化学效应，我们发现，Mn/GaAs显示出较小的最近邻铁磁耦合比Mn/Ge，但交换常数较高的Mn-Mn距离显示出整体增加的Mn/GaAs的铁磁行为。因此，从磁耦合的角度来看，这两个系统的平均行为相当相似。
2006-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear Electronic Stopping for Slow Ion in a Narrow Band Gap Semiconductor: Formation of Chemical Bonds during Collision
利用含时密度泛函理论，通过非绝热动力学模拟研究了自辐照硅的电子阻止本领。对于0.6原子单位以上的特定速度，电子停止显示出通常假定的金属行为，即速度标度。而在低速区，电子阻止能随速度变化的斜率和总体幅度明显大于预期，导致硬阈值完全消失。通过对电子定域函数的分析，我们得出了这样的结论：低速的射弹与宿主原子长时间的碰撞过程，使得形成键级较高的化学键成为可能。化学键的连续形成和断裂提供了额外的有效能量损失通道。
2018-09-26 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and optical properties of large-scale single-crystalline two-dimensional semiconductor WS2 monolayer from chemical vapor deposition
二维过渡金属二硫属化合物，特别是MoS 2和WS 2，由于其丰富的物理性质和潜在的应用前景，近年来受到了广泛的关注。与石墨烯相比，MS 2（M = Mo/W）单分子膜在可见光范围内具有天然的直接能隙。这预示着MS 2在光电子领域的广阔前景。为了开发MS 2的性能和进一步开发更多的应用，迫切需要通过简单的方法制备大规模的MS 2单晶。在这里，我们报告的合成大规模的WS 2单层的三角形单晶的化学气相沉积过程和系统的光学研究，这样的WS 2单层。高的光发射率和谷选择性圆二色性的观察实验证明了WS 2单分子膜的高光学质量。这项工作为制造大规模单晶2D半导体和研究其基础铺平了道路。这对开发WS 2在未来光电子领域的巨大潜力具有重要意义。
2013-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the electronic structures of armchair graphene nanoribbons through chemical edge modification: A theoretical study
我们报告相结合的第一性原理和紧束缚（TB）计算模拟化学边缘修改的结构和电子性质的影响。当GNR边缘碳原子与不同的原子结合时，GNR边缘附近的C-C键长和键角会发生较大的变化。通过引入最近邻跃迁的唯象跃迁参数$t_{1}$来表征不同的化学边缘修饰，基于紧束缚模型研究了不同宽度纳米带的电子结构变化.理论计算结果表明，掺杂可以改变扶手椅型GNRs的能带结构，甚至导致金属-绝缘体相变。
2007-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Laser-Assisted Chemical Modification of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides
激光辅助化学改性超薄过渡金属二硫属化物（TMD），局部取代硒的硫原子。光转换过程发生在受控的反应性气体环境中，并且通过原位实时拉曼和光致发光光谱监测非均相反应速率。空间局部化的光转换导致了具有化学上不同的域的异质TMD结构，其中膜的初始高结晶质量在该过程中不受影响。这已经通过透射电子显微镜以及拉曼和光致发光空间图得到进一步证实。我们的研究表明，激光辅助化学转化的潜力，按需合成的异质二维材料与纳米器件中的应用。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Selective Chemical Modification of Graphene surfaces: Distinction between Single and Bilayer Graphene
与碳附着到石墨烯晶格相比，用氧或氢修饰石墨烯是众所周知的。通过共焦拉曼光谱分析了石墨烯片与芳香族重氮离子的化学修饰（碳附着）。表面吸附物种的时间和空间演变允许准确跟踪的化学反应和鉴定的中间体。sp2到sp3碳的受控转化在两个单独的步骤中进行。所提出的衍生化对于单层石墨烯是选择性的，并且允许将吸附的重氮试剂受控地转化为在单层石墨烯的边缘处具有增强的反应性的共价结合的表面衍生物。在双层石墨烯上，衍生化进行到吸附的中间体，而没有进一步反应以在碳表面上形成共价连接。
2010-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Dimensionality-suppressed chemical doping in 2D semiconductors: the cases of phosphorene, MoS2, and ReS2 from first-principles
尽管二维（2D）半导体对于电子学和光电子学具有巨大的吸引力，但是由于大的缺陷电离能（IE），通过化学掺杂来实现所需的电荷载流子浓度仍然是一个挑战。这里通过将缺陷IE分解为中性单电子缺陷能级、结构弛豫能量增益和电子弛豫能量成本，我们提出了一个概念性的图片，即大缺陷IE是由两种降维效应引起的。量子限制效应（QCE）使中性单电子点缺陷能级变深，而屏蔽效应（RE）的降低导致电子弛豫的高能量消耗。作为例子，分别对单层、少层和块状黑磷（BP）、MoS 2和ReS 2在强、中和弱层间相互作用下的第一性原理计算确实证明了总的趋势。基于对缺陷行为的深入了解，可以设想减少缺陷IE和改善载流子掺杂的策略。使用BP单层嵌入到介电连续体中或封装在两个h-BN层之间，作为实际例子，我们证明了增加屏蔽以减少缺陷IE和提高载流子浓度的可行性。我们的分析有望帮助实现有效的载流子掺杂，从而为2D半导体更广泛的应用开辟道路。
2017-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Gold nanowires and their chemical modifications
平衡结构，局域态密度，和电子输运的金纳米线制成的四原子链由两个金电极，最近已被成像的高分辨率电子显微镜，和化学修饰的线通过吸附的甲硫醇分子，从头算局域密度泛函模拟研究。在裸电线在成像的几何形状的中间两个原子二聚化，和结构被强烈修改的分子的吸附伴随着增加的弹道电导通过电线。
1999-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Surface modification of fly ash by mechano-chemical treatment
粉煤灰作为一种工业副产品，在制备可持续发展的地质聚合物和材料科学应用中，作为硅和铝的合适来源，引起了人们的广泛关注。本文通过对FA粉体的粒度、表面形貌、晶体结构以及Si、Al离子在碱溶液中的溶解度的分析，系统研究了机械力化学（MC）处理对FA粉体表面改性的影响。详细讨论了MC处理时间对溶解动力学的影响，并得出了“研磨效应”和“活化效应”的复合模型，这两种效应分别与表面形貌和晶体结构的变化有很好的相关性。
2022-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Scaling-up atomically thin coplanar semiconductor-metal circuitry via phase engineered chemical assembly
二维（2D）层状半导体，其最终的原子厚度，已显示出缩小现代集成电路晶体管的前景。然而，将这些材料与外部大体积金属连接的电接触通常不令人满意，这限制了晶体管的性能。最近，使用共面2D导体接触2D半导体已经显示出减少有问题的高电阻接触的前景。然而，这些方法中的许多对于规模化生产并不理想。在这里，我们报告的大规模，空间控制的化学组装的集成2 H-MoTe 2场效应晶体管（FET）与共面金属1 T 'MoTe 2接触，通过相位工程的方法。我们表明，异质相FET表现出低接触电阻的欧姆接触行为，从2 H和1 T 'MoTe 2之间的共面无缝接触，通过透射电子显微镜表征证实。由于2 H MoTe 2单晶畴较大（486μm），测量的异质相FET的平均迁移率高达23 cm 2 V-1 s-1（与剥离单晶相当）。通过图形化生长方法，实现了沟道、栅和接触均为二维材料的1 T 'MoTe_2栅控异质相FET阵列。最后，我们将异质相器件阵列转移到柔性衬底上，并展示了具有高光响应度（~1.02 A/W）的近红外光响应。该研究为相位工程共面MoTe 2半导体测量结构在先进电子学和光电子学领域的大规模应用奠定了基础。
2019-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Observation of plastoferrite character and semiconductor to metal transition in soft ferromagnetic Li0.5Mn0.5Fe2O4ferrite
通过在强酸性溶液中进行化学反应，然后在800 ℃以上烧结化学路线粉末，制备了Li 0.5Mn 0.5Fe 2 O 4铁氧体。当烧结温度> 1000 ℃时，表面形貌呈现塑性铁素体特征。机械软化的金属-氧键在较高的测量温度刺激离域的载流子，这是强烈本地化的尖晶石结构在较低的温度下的A和B网站。在交流电导率曲线上，电荷离域过程激活了半导体到金属的转变，分别服从Jonscher幂律和Drude方程。介电常数曲线的频率依赖性也证实了金属状态。
2013-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Phonon Interaction in Embedded Semiconductor Nanostructures
研究了在连续介质弹性理论中，半导体纳米结构中声学声子的变化，包括应变引起的修正。采用{ \em ab initio}密度泛函理论计算有效弹性常数。计算了埋在GaAs势垒材料中的球形InAs量子点的电子-声子耦合。它的强度被证明是抑制相比，散装声子的假设。
2006-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Chemically Tailoring Semiconducting Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides and Black Phosphorus
二维（2D）半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）和黑磷（BP）在几层限制下具有有益的电子、光学和物理性质。作为原子级薄的材料，2D TMDCs和BP对它们的环境和化学修饰高度敏感，导致它们的性质对衬底效应、本征缺陷和非本征吸附物的强烈依赖。此外，将2D半导体集成到电子和光电子器件中在金属-半导体和介电-半导体界面处引入了独特的挑战。在这里，我们回顾了新兴的努力，了解和利用化学效应影响二维TMDC和BP的属性。在某些情况下，表面化学会导致显著的降解，因此需要开发稳健的钝化方案。另一方面，适当设计的化学改性可用于有利地定制电子性质，例如控制掺杂水平和载流子浓度。总的来说，化学方法允许2D TMDC和BP的性质的实质性可调性，从而使未来有机会优化器件应用的性能。
2016-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Transistors with Chemically Synthesized Layered Semiconductor WS2 Exhibiting 105 Room Temperature Modulation and Ambipolar Behavior
我们报道了用化学合成的层状二维（2D）晶体半导体WS 2制作的场效应晶体管（FET）的实现。二维肖特基势垒FET在室温下具有双极特性和高（~ 105倍）的开/关电流比，电流饱和。该行为归因于2D晶体材料中的能带隙的存在。场效应晶体管对可见光有明显的光响应。该器件具有良好的电子和光学特性，加上层状2D晶体的灵活性，使WS 2对未来的电子和光学器件具有吸引力。
2012-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Schottky barrier heights at polar metal/semiconductor interfaces
用第一性原理赝势方法研究了Al/Ge，Al/GaAs，Al/AlAs和Al/ZnSe（100）突变结的肖特基势垒高度，以及它们与半导体化学成分和表面终止的关系。线性响应理论的基础上开发的模型，它提供了一个简单的，但准确的描述与半导体的化学成分的势垒高度的变化。发现的阴离子的势垒值比阳离子终止的表面解释在屏蔽的极性半导体表面的电荷和其在金属表面的图像电荷。原子尺度的计算表明，如何经典的图像电荷的概念，有效的电荷放置在距离金属很大的距离，延伸到比金属诱导的间隙状态的衰变长度短的距离。
2003-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Direct tunneling through high-$κ$ amorphous HfO$_2$: effects of chemical modification
我们报告了通过n-Si/HfO $_2$ /Al形式的金属氧化物半导体（MOS）纳米结构的非晶HfO $_2$介电层的量子隧穿的第一性原理建模。特别地，我们预测通过在中间区域（远离MOS结构的两个界面）掺杂N和Al原子来化学改性非晶HfO $_2$势垒，可以将栅-沟道隧道泄漏降低一个数量级以上。几种其他类型的修改被发现，以增强隧道效应或诱导实质性的带弯曲的Si，这两个都是不希望从泄漏的角度来看。通过对透射系数和投影态密度的分析，揭示了电子在高$κ$介质中穿过有杂质原子和无杂质原子隧道势垒的微观物理过程。
2014-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Homopolar Chemical Bonds Induce In-Plane Anisotropy in Layered Semiconductors
本研究通过元素分辨原子尺度显微镜与第一性原理计算，揭示m-GaTe中畸变旋转的Ga-Ga同极键诱导强面内各向异性的机制，并筛选出4种同类材料，证实该机制的普遍性。
2024-05-23 cond-mat.mtrl-sci
A substantial increase of Curie temperature in a new type of diluted magnetic semiconductors via effects of chemical pressure
化学压力是调节物理性质的有效方法，特别是对于其铁磁有序由载流子介导的稀磁半导体（DMS）。通过用较小的Ca取代较大的Sr，在（Sr，Na）（Cd，Mn）2As 2上引入化学压力，制备了一种新的DMS材料（Ca，Na）（Cd，Mn）2As 2。载流子和自旋分别通过（Ca，Na）和（Cd，Mn）的取代引入。Ca完全取代Sr后，晶胞体积减小了6.2%，表明存在化学压。重要的是，通过化学压缩优化[Cd/MnAs 4]四面体的局部几何形状，增加Mn-As杂化，从而增强铁磁相互作用。结果，从（Sr，Na）（Cd，Mn）2As 2到（Ca，Na）（Cd，Mn）2As 2，最大居里温度（TC）增加约50%，而最大饱和磁矩增加超过100%。从状态方程估计的化学压力等于3.6GPa的外部物理压力。
2020-04-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A combined NMR and DFT study of Narrow Gap Semiconductors: The case of PbTe
在这项研究中，我们提出了一种替代的方法来分离的贡献NMR位移的奈特位移和化学屏蔽相结合的实验固态NMR结果和从头计算。化学位移和奈特位移通常通过详细研究作为温度和载流子浓度的函数的共振频率来区分，然后将位移外推到零载流子浓度。这种方法很耗时，需要对多个样品进行研究。在这里，我们分析了$^{207}$ Pb和$^{125}$ Te的NMR自旋-晶格弛豫速率和NMR位移的散装和纳米PbTe。将位移与$^{207}$ Pb和$^{125}$ Te化学位移共振的计算进行比较，以确定零载流子浓度下的化学位移。结果与载体浓度依赖性研究的文献值吻合良好。测量值也比较文献报道的$^{207}$铅和$^{125}$碲奈特位移的$n$和$p$型PbTe半导体。已将文献数据转换为当前接受的偏移量表。我们还提供了可能的证据的“自清洁效应”的性质的PbTe纳米晶体，从而从颗粒的核心的缺陷被删除，同时保持晶体结构。
2015-06-21 cond-mat.mtrl-sci
Chemical trend of exchange couplings in diluted magnetic II-VI semiconductors
计算了Zn基Ⅱ-Ⅵ族半导体ZnA（A=O，S，Se，Te）中Co或Mn掺杂后的磁交换参数（$J_{dd}$，$N α$，和$N β$）的化学趋势。我们表明，适当的处理电子相关的LSDA+ $U$方法导致最近邻交换耦合$J_{dd}$的实验值和理论值之间的本地化3 $d$自旋的LSDA方法相比，有很好的一致性。导带$N α$中局域自旋与掺杂电子之间的交换耦合也与实验符合得很好。但$N β$（与价带中掺杂空穴的耦合）的值表明从弱耦合（对于A=Te和Se）到强耦合（对于A=O）的交叉以及ZnO：Mn中的局域空穴态。空穴局部化解释了ZnO：Mn的光电发射和磁光数据之间的明显差异。
2009-04-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Band modification in (Ga, Mn)As evidenced by new measurement scheme --- magnetic photoresistance circular dichroism
稀磁半导体的预期特性仍然存在争议，涉及s，p-d（f）交换相互作用是否确实改变了主体半导体的能带结构。为了解决这一问题，提出了一种测量磁光效应的新方案，即磁光电阻圆二色性（PR-MCD），它可以检测材料在两个圆偏振激发之间的微分光电阻。这使我们能够检测到的MO效应只引起的带间跃迁，并提供明确的证据表明，主机半导体能带结构确实修改了强交换相互作用。我们的PR-MCD光谱也揭示了阴谋的功能，这可能来自很强的耦合相关效应在很高的锰浓度限制。
2012-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Native point defects from stoichiometry-linked chemical potentials in cubic boron arsenide
点缺陷的存在通常会破坏半导体中的化学计量。例如，AB化合物中A位上的空位使晶体富含B。当化学计量比改变时，化学势也改变。虽然流行的第一性原理方法提供了显着的洞察点缺陷的特点，在一个透明的方式，晶体化学计量和化学势之间的关键联系，通常没有。然而，对化学势的特别选择可能导致在某些费米能级范围内的非物理负形成能，以及电荷平衡的问题。在这里，我们制定了一个规范的框架，描述了每个元素的化学势是如何直接链接到（非）化学计量条件下的晶体的组成，而不是特设假设的化学势是在一定的生长条件下的元素限制。因此，在带隙内化学势随费米能级变化，形成能为正。使用这样的方法，我们目前的$ab$ $initio$的结果，本征点缺陷的BA，具有超高的室温热导率的半导体。我们发现，反位是非化学计量比材料的本构缺陷，而B $_\mathrm{As}$反位和B空位占主导地位的化学计量比材料。我们进一步讨论的热力学平衡和电荷中性点的BAs根据我们的化学计量确定的化学势。如前所述，我们的工作提供了一种更适用和更容易获得的方法来解决半导体中的缺陷形成能，特别是那些通常看到负形成能的宽禁带半导体。
2021-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Formation of two-dimensional electron and hole gases at the interface of half-Heusler semiconductors
Heusler是一个重要的多功能材料家族，包括半导体、半金属、拓扑半金属和磁性超导体。由于它们具有相同的晶体结构，但在化学组成上有很大的不同的电子性质和灵活性，基于Heusler的异质结构可以被设计成在界面处显示出有趣的性质。利用电子结构计算，我们表明，二维电子或空穴气体（2DEG或2DHG）的半赫斯勒（HH）半导体的界面处形成没有任何化学掺杂。我们使用CoTiSb/NiTiSn作为例子，并表明在TiSb/Ni（001）终端的2DEG和在Co/TiSn（001）终端的2DHG是界面固有的，并保持相当高的电荷密度为3x10^14载流子/cm ^2。这些多余的载流子被紧密地束缚在界面平面上，并且完全容纳在过渡金属d子带中。2DEG和2DHG的形成并不特定于CoTiSb/NiTiSn系统;基于能带对准、界面终止和晶格失配，提供了预测形成2DEG或2DHG的HH半导体的组合的列表。
2018-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Structure-Dependent Chemical Order Modification in Strained Alloy Nanoparticles
Guangdong Technion – Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）；Universidad de Castilla-La Mancha（卡斯蒂利亚-拉曼恰大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）
通过原子模拟研究应变对NiPt纳米颗粒化学有序的影响，发现截断八面体颗粒有序性稳健，而二十面体颗粒在拉伸应变下表面Ni浓度显著增加。
2026-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Reversible Switching of Charge Injection Barriers at Metal/Organic-Semiconductor Contacts Modified with Structurally Disordered Molecular Monolayers
金属/半导体界面通过电荷注入势垒的形成来控制半导体器件的操作，电荷注入势垒可以通过调节金属功函数来控制。然而，控制能力通常限于静态。我们表明，可以赋予一个动态的性质，使用电极表面改性与结构无序的分子单层的接口。界面处的势垒高度通过外部电场以可逆的方式显著改变。结果，观察到通过界面的载流子输运性质的急剧变化，例如金属/有机半导体/金属二极管的可逆极性反转。
2014-01-12 cond-mat.mtrl-sci
Calculated spin-orbit splitting of all diamond-like and zinc-blende semiconductors: Effects of p1/2 local orbitals and chemical trends
在局域密度近似下，用全势线性缀加平面波方法计算了所有类金刚石IV族和类锌III-V族、II-VI族和I-VII族半导体的自旋轨道（SO）分裂$Δ_{SO}=ε(Γ_{8v}) - ε(Γ_{7v})$。使用第二种变化程序包括SO耦合，包括$p_{1/2}$局部轨道。计算的SO分裂与现有的实验数据非常吻合。对于较轻的原子，由于包含$p_{1/2}$局域轨道而引起的修正可以忽略不计，但是对于6个$p$阴离子，修正可以大到$\sim$ 250 meV。我们发现：（i）当阴离子原子序数增加时，SO分裂单调增加;（ii）当化合物的共价性较强时，如在大多数III-V族化合物中，SO分裂随阳离子原子序数增加而增加;（iii）当化合物的离子性较强时，如在II-VI族和III族氮化物中，SO分裂随阳离子原子序数减少而减少;（iv）通常遵守共阴离子规则，该规则指出，对于共阴离子体系，$Δ_{SO}$的变化很小，尤其是对于离子体系，但是如果化合物包含第二行元素，例如BSb，则可以分解;（v）对于IB-VII化合物，$Δ_{SO}$小，并且在许多情况下为负值，并且它不遵循上述规则。这些趋势解释原子SO分裂，体积变形引起的电荷重整化，阳离子-阴离子$p$ - $d$耦合。
2004-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous hardening of spin waves in cobalt/molecular-semiconductor heterostructures reveals strongly anisotropic spinterface magnetism
本研究利用超快时间分辨磁光光谱探究钴/分子半导体异质结构的磁动力学，发现其自旋界面存在高度各向异性的低温超顺磁性，揭示了分子化学吸附对自旋界面磁性的调控作用，为自旋电子应用提供支撑。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stability and electronic properties of planar defects in quaternary I2-II-IV-VI4 semiconductors
扩展的缺陷，如堆垛层错和反位畴边界可以扰乱Cu $_2$ ZnS $_4$和Cu $_2$ ZnSnSe $_4$中的能带边缘，分别充当弱电子势垒或电子捕获源。为了找到抑制平面缺陷形成的方法，我们研究了化学取代对本征层错和亚稳多型稳定性的影响，并分析了它们的电学性质。Ag取代Cu使堆垛层错不太稳定，而其他取代（Cd和Ge）促进它们的形成。Ge掺杂对本征层错电子势垒没有影响，Cd掺杂降低了势垒能，Ag掺杂使层错电子俘获。虽然镉取代稳定的亚锡结构，化学取代使连续混合的CuAu（PMCA）结构不太稳定的基态锌黄锡矿结构。
2018-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast generation and decay of a surface metal
由化学掺杂或电场引起的半导体表面的能带弯曲可以产生具有在体中没有发现的性质的金属表面，例如高电子迁移率、磁性或超导性。通过超快时间尺度上的BB光学产生这种金属表面将有助于对高速电子设备的半导体的传导，磁性和光学特性进行剧烈操纵。在这里，我们证明了超快生成的金属在（10-10）表面的ZnO光激发。与迄今为止已知的发生在无机半导体的本体中的超快光致发光体到金属的转变相比，ZnO表面的金属化由低3-4个数量级的光子通量发起。利用时间和角度分辨的光电子能谱学，我们表明，相变是由于光耗尽施主型深表面缺陷的光诱导向下的表面能带弯曲。在低光子通量下，形成表面受限激子。在临界激子密度以上，发生莫特跃迁，导致低于平衡费米能的部分填充的金属带。该过程类似于半导体表面的化学掺杂。所发现的机制不是特定的材料，并提出了一个一般的路线控制金属局限于半导体界面上的超快时间尺度。
2021-01-13 cond-mat.mtrl-sci
External noise effects on the electron velocity fluctuations in semiconductors
本文研究了在低杂质半导体材料中引入外部相关噪声源，外加高频周期性电场，对材料的本征载流子噪声谱密度的影响。采用Monte Carlo方法数值求解输运方程，考虑了超热电子在介质中所有可能的散射现象。我们发现，噪声谱的强烈影响的强度和相关时间的外部随机电场。此外，该随机场可以引起总噪声功率的抑制。
2008-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic Instability of the Hybrid Halide Perovskite Semiconductor CH3NH3PbI3
有机-无机混合钙钛矿CH 3 NH3 PbI 3因其将太阳光转换为电能的高性能而引起了人们的极大兴趣，其效率超过20%。不幸的是，化学稳定性是CH 3 NH3 PbI 3太阳能电池开发中的一个主要挑战。通常认为环境中的水分或氧气导致混合卤化物钙钛矿的稳定性差，然而，在这里，我们从第一性原理计算表明，室温下CH 3 NH3 PbI 3的四元相相对于相分离成CH 3 NH3 I + PbI 2是化学不稳定的，即，该分解是放热的，与大气中的湿度或氧气无关。当结构被扭曲到低温正交相时，分离的能量成本增加，但保持很小。考虑了室温下振动熵和构型熵的贡献，但CH_3NH_3PbI_3的不稳定性没有改变。当I被Br或Cl取代，Pb被Sn取代，或有机阳离子CH 3 NH 3被无机Cs取代时，钙钛矿变得更稳定，并且不会自发地相分离。我们的研究强调，差的化学稳定性是固有的CH 3 NH3 PbI 3，并建议元素取代可以解决混合卤化物钙钛矿太阳能电池的化学稳定性问题。
2015-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Improved Interfacial and Electrical Properties of GaSb Metal Oxide Semiconductor Devices Passivated with Acidic (NH4)2S Solution
采用酸性（NH 4）2S溶液对HfO 2/GaSb金属氧化物半导体器件进行表面钝化，可以有效地改善器件的界面和电学性能。与对照样品相比，经酸性（NH 4）2S溶液处理后的样品在频散、栅漏电流和界面陷阱密度等方面都有很大的改善。这些改进归因于酸性（NH 4）2S溶液增强了衬底的钝化，从化学机理的角度分析了这一点，并通过X射线光电子能谱学和高分辨截面透射电子显微镜证实了这一点。
2013-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Chemically Tailored Growth of 2D Semiconductors via Hybrid Metal-Organic Chemical Vapor Deposition
本研究提出结合液相金属前驱体沉积与气相有机硫族元素输运的混合MOCVD方法，实现了形貌、掺杂及结构可调的高结晶度二维TMDCs生长，可满足实验室规模的多种合成需求。
2024-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Molecular Tuning of the Magnetic Response in Organic Semiconductors
高迁移率有机半导体（OSC）的可调谐性为分子自旋电子学带来了巨大的希望。在这项研究中，我们展示了这种极端的可变性-因此潜在的可调性-的分子旋磁耦合（“g-”）张量的几何和电子结构在一类研究的OSC。该类由苯基和硫族元素（含第XVI族元素，五元）环和烷基官能团的结构主题组成，构成了几种深入研究的高迁移率聚合物和分子OSC的基础。我们展示了如何在这个类的g-张量位移，$Δg$，是由有效的分子自旋轨道耦合（SOC），定义的原子自旋密度和重原子的聚合物中的重叠。我们解释了在SOC与分子几何形状，化学成分，功能化，和电荷寿命的显着变化，使用基于原子自旋布居的第一性原理理论模型。我们的方法提供了一个指导，通过化学合成来调整这些OSC的磁响应。
2017-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of quantum capacitance in graphene electrodes by chemical modifications using aliphatic/aromatic molecules and their radicals
我们对功能化石墨烯的量子电容（C $_Q$）进行了系统的研究。石墨烯的功能化已经通过掺杂不同的脂肪族和芳香族分子及其自由基来完成。利用密度泛函理论计算，我们首先分析了功能化石墨烯的电子能带结构，随后得到了每个体系的量子电容。我们观察到通过在石墨烯片上掺杂脂肪族和芳香族分子及其自由基可以提高量子电容，特别是自由基功能化的石墨烯在C $_Q$中表现出显著的增强。我们的理论研究表明，芳香族和脂肪族自由基产生的费米能级附近的局域态密度，由于电荷本地化。结果，与原始石墨烯相比，已经估计了非常高的量子电容（高于200 $μF/cm^2$）。原子位错和空位缺陷在功能化过程中对石墨烯的影响也被纳入我们的研究。研究结果表明，在石墨烯功能化的同时形成分子自由基是合成高效石墨烯基超级电容器电极材料的有效途径，进而可以显著提高超级电容器的性能。
2019-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Molecular theory of graphene chemical modification
本章致力于石墨烯的化学独特性。从分子理论的观点来看，后者是碳原子的苯型堆积的结果，基于每个碳原子的三个邻居留下原子的第四个价电子（奇数个）。由于相当大的C-C距离，石墨烯分子的奇电子相关，因此分子被自由基化，并且石墨烯的分子化学是悬挂键的化学。本章介绍了石墨烯分子氢化和氧化的分子理论悬键观点。石墨烯分子化学与尺寸相关的拓扑化学特征的具体特点进行了讨论，以及
2014-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure tuning via surface modification in semimetallic nanowires
采用密度泛函理论和微扰$GW$方法研究了直径为1.5 nm和3 nm的半金属$α$-Sn纳米线的电子结构性质.我们探讨了电子亲和势，能带结构和带隙值与晶体取向，NW横截面尺寸和表面钝化剂的电负性的依赖关系。在我们的研究中，我们考虑了四种化学末端：甲基（$\rm{CH_3}$）、氢（$\rm{H}$）、羟基（$\rm{OH}$）和氟（$\rm{F}$）。结果表明，具有不同表面钝化剂的纳米线的SnNWs的核心内的Sn-Sn键的高度弹性与没有显着的结构变化。在布里渊区中心的直接带隙被发现与准粒子校正的带隙幅度范围从0.25 eV至3.54 eV的1.5 nm直径的结构，表明一个特殊的范围内的半金属纳米线的性能低于半金属-半导体过渡的研究结构。由表面钝化剂的变化引起的带隙变化表明在具有恒定横截面和晶体取向的NW中实现半金属-半导体界面的可能性，从而允许设计新颖的无掺杂剂NW基电子器件。
2016-12-08 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
Manipulation of magnetization in Pd(100) ultrathin films with quantum well structure using modification of Schottky barrier potentials
通过改变量子阱的量子态，利用外加偏压对Pd（100）Pd薄膜的磁化强度进行了调控。Pd/SrTiO $_{3-x}$ /Ti/Au的磁矩电压依赖性本质上取决于Pd膜的厚度。磁矩的感应变化是由于Pd薄膜和半导体SrTiO $_{3-x}$衬底之间的界面处的相移的调制。
2019-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Quantum tunneling devices incorporating two-dimensional magnetic semiconductors
在过去的几年里，二维（2D）材料的研究经历了快速增长。特别是，表现出量子现象的各种层状化合物，如超导性和磁性，已经以原子薄的形式分离出来，通常尽管它们的化学不稳定性。2D相位的性质可以不同于它们的本体对应物，使得这种系统对于基础研究具有吸引力。由于它们的高结晶度和不存在悬挂键，包含这些材料的器件和异质结构也可以显示出超过传统膜的性能。在这篇路线图文章中，我们重点介绍了利用二维磁性半导体CrI $_3$的自旋量子器件的一些最新进展。
2019-07-16 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 Origin of Half-metal to Semiconductor Transition and Colossal Magnetoresistance in Spinel HgCr2Se4
本研究利用ARPES揭示了尖晶石HgCr2Se4中半金属-半导体转变与庞磁阻的电子学起源，发现特定化学非化学计量引发的交换能带劈裂导致费米面Lifshitz转变，为半金属反常相变提供了光谱学证据。
2022-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structure of the almost-gapless transition-metal-based Heusler semiconductors
基于过渡金属的Heusler半导体是从自旋电子学到热电学的各种应用的有前途的材料。采用$GW$近似的FLAPW方法的框架内，我们研究了准粒子能带结构的一些这样的化合物几乎是无带隙半导体。我们发现，与\textit{sp} -电子基半导体如Si和GaAs相比，在这些体系中，多体修正对电子能带结构的影响很小，能带隙增加不到0.2 eV，这使得起点密度泛函理论（DFT）成为描述这些材料电子和光学性质的一个很好的近似.此外，可以通过改变晶格参数或通过取代\emph{sp} -化学元素来调谐带隙。
2016-03-15 cond-mat.mtrl-sci
Ion-Engineered Insulator-to-Semiconductor Transition in Natural 2D Biotite
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）；Rice University（莱斯大学）；University of Brasília（巴西利亚大学）
本研究通过可控NaOH处理实现天然二维黑云母的绝缘体-半导体转变，明确其电子结构调控机制，为制备电子可调控二维矿物材料提供了有效途径。
2026-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Tuning carrier density and phase transitions in oxide semiconductors using focused ion beams
我们展示了空间修改的薄膜金属氧化物，氧化锌和二氧化钒的光学性质为代表，使用商业聚焦离子束（FIB）系统。使用Ga+ FIB和热退火，我们展示了能带半导体氧化锌（ZnO）的可变掺杂，实现了10^18 cm-3至10^20 cm-3的载流子浓度。使用相同的FIB，没有随后的热退火，我们缺陷设计了一种相关的半导体，二氧化钒（VO 2），局部修改其绝缘体到金属转变（IMT）温度范围约为25摄氏度。通过使用FIB直接写入的金属氧化物的这种区域选择性改性为光学结构的制造提供了简单的、无掩模的途径，特别是当需要多个或连续水平的掺杂或缺陷密度时。
2022-06-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
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
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
Inert gas as electronic impurity in semiconductors: The case for active infrared absorption in silicon
本研究发现激光脉冲照射的硅中可长期保留高剂量氩，并揭示氩锁定空位缺陷通过空间排斥和振动调制缺陷态产生强红外吸收，为硅基非异质外延光子探测器提供主动红外吸收源。
2023-01-10 cond-mat.mtrl-sci
CuMn-V compounds: a transition from semimetal low-temperature to semiconductor high-temperature antiferromagnets
本文报道了CuMn-V反铁磁体的理论和实验研究。以前的工作显示了低温反铁磁性和半Heusler CuMnSb的半金属电子结构。在本文中，我们提出了在稳定的正交相的CuMnAs和CuMnP的高温反铁磁性的理论预测。CuMnAs的电子结构处于半金属到半导体的过渡阶段，我们预测CuMnP是半导体。我们表明，过渡到一个类似的能带结构引入较轻的V族元素时，是存在于亚稳半赫斯勒和稳定的正交晶体结构。另一方面，正交相对于高Néel温度是至关重要的。我们对化学合成的CuMnAs进行的X射线衍射、磁化强度、输运和中子衍射测量的结果与理论预测一致。
2011-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Rectification at Graphene-Semiconductor Interfaces: Zero-Gap Semiconductor Based Diodes
使用电流-电压（I-V）和电容-电压（C-V）测量，我们报告了与在一个原子厚的零间隙半导体（石墨烯）和传统半导体的界面处形成肖特基势垒相关的不寻常的物理和有前途的技术应用。当化学气相沉积的石墨烯被转移到n型Si、GaAs、4 H-SiC和GAN半导体衬底上时，存在强烈的范德华吸引力，伴随着跨界面的电荷转移和整流（肖特基）势垒的形成。结合键极化理论的背景下的肖特基-莫特模型的热电子发射理论提供了一个令人惊讶的良好的描述的电性能。由于石墨烯的机械稳定性、其抗扩散性、其在高温下的鲁棒性以及其所展示的包含多个功能的能力，应用于诸如在正向偏压中由于石墨烯上存在吸收物而对肖特基势垒高度的变化具有指数灵敏度的传感器或肖特基势垒是其整体组件的模拟器件是有希望的。
2012-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Photochemical reaction on graphene surfaces controlled by substrate-surface modification with polar self-assembled monolayers
二维材料的独特薄度使得能够通过各种门控技术来控制其表面的化学现象。例如，已经实现了基于场效应晶体管配置的选通方法。在这里，我们报告了一种分子门控的方法，采用了本地电场所产生的极性自组装单分子层上形成的支持基板。通过使用适当的数据校正程序进行拉曼散射光谱分析，我们发现分子门控对于控制石墨烯与过氧化苯甲酰的固相光化学反应是有效的。分子门控提供了一种简单的方法来控制二维材料表面的化学反应，因为它既不需要制造晶体管结构，也不需要施加外部电压。
2021-06-09 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
