Crystal and electronic structure of a quasi-two-dimensional semiconductor Mg$_3$Si$_2$Te$_6$
报道了Si基三元半导体Mg $_3$ Si $_2$ Te $_6$的合成和表征，该半导体具有准二维结构，其中Mg离子将三角形的Mg $_2$ Si $_2$ Te $_6$层隔开.通过紫外-可见吸收光谱和密度泛函理论计算研究了配合物的电子结构。实验确定的直接带隙为1.39 eV，与密度泛函理论计算的值一致。结果表明，Mg $_3$ Si $_2$ Te $_6$是一种带隙较窄的直接带隙半导体，是一种潜在的红外光电子器件的候选材料。
2022-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of electron coupling to intra- and inter-molecular vibrational modes on the transport properties of single crystal organic semiconductors
电子耦合到分子内和分子间的振动模式进行了研究，在适当的单晶有机半导体，如oligoacenes模型。重点是这些系统的光谱和传输特性超越微扰方法。不同耦合之间的相互作用强烈影响的温度带重正化，这是一个微妙的平衡的结果相反的趋势：由于与本地模式的相互作用，带变窄，由于电子耦合到非本地模式的带宽。该模型提供了一个准确的描述的迁移率作为温度的函数：事实上，它有正确的数量级，在低温下，它的规模作为幂律$T^{-δ}$的指数$δ$大于1，并在高温下，显示出跳跃行为与一个小的激活能。
2011-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Conductance Model for Single-Crystalline/Compact Metal Oxide Gas Sensing Layers in the Non-Degenerate Limit: Example of Epitaxial SnO$_2$(101)
本文针对单晶/致密金属氧化物气体传感器建立了直接关联电导与表面静电势的解析模型，并通过外延SnO2(101)层的原位直流电阻与功函数测量验证了模型在非简并条件下的有效性。
2020-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Photoelectric phenomena in structures based on high-resistivity semiconductor crystals with a thin insulator layer at the semiconductor-metal boundary
一个以前未知的效果-巨大的空间重新分布的电场强度在晶体结构的照明下-被发现和研究在高电阻率（半绝缘）半导体碲化镉晶体（金属-薄绝缘体-半导体-薄绝缘体-金属结构）的实际光敏电阻。本文对高阻半导体晶体中的光电现象提出了一个新的概念.这个概念是基于这样的想法，即在这种条件下，在照明下的载流子寿命保持不变的场的重新分布在这些现象中起着决定性的作用。的效果的性质进行了描述，晶体和绝缘体层的参数的结构的特性的依赖性解释了这种效果的表现形式，和方法来生产规定的光电特性的新设备和科学方法的结构进行检查。
2007-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Single Crystal Growth and Spin Polarization Measurements of Diluted Magnetic Semiconductor (BaK)(ZnMn)2As2
最近发现了一种具有高固化温度（Tc）的新型稀磁半导体（BaK）（ZnMn）_2As_2（BZA），它具有独立的自旋和电荷掺杂机制。这使得BZA成为自旋电子器件的一种有前途的材料。本文首次报道了BZA单晶的成功生长。基于BZA单晶制备了可用于评价自旋极化的Andreev反射结，通过Andreev反射光谱分析，得到BZA单晶的自旋极化率为66%.
2018-10-10 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Electric field thermopower modulation analyses of the operation mechanism of transparent amorphous SnO$_2$ thin-film transistor
基于透明非晶氧化物半导体（TAOS）的具有高场效应迁移率的透明薄膜晶体管（TTFT）对于发展先进的平板显示器是必不可少的。在TAOS中，非晶（a-）SnO $_2$相对于电流a-InGaZnO 4具有几个优点，例如更高的场效应迁移率和不含铟。虽然α-SnO $_2$ TTFT已经被证明了几次，但由于SnO $_2$的强气敏特性，其操作机制迄今为止尚未阐明。本文通过电场热功率调制分析阐明了α-SnO $_2$ TTFT的工作机理。我们使用4.2 nm厚的a-SnO $_2$作为沟道，没有任何表面钝化，制备了底栅顶接触型TTFT。在空气和真空中导电沟道的有效厚度为~1.7 + - 0.4 nm，但在不同气氛中发生大的阈值栅极电压偏移;这归因于a-SnO $_2$的顶表面（~2.5 nm）附近的载流子耗尽，这是由于其与气体分子的相互作用以及由此产生的费米能的偏移。本研究结果将提供一个基本的设计概念，发展α-SnO $_2$ TTFT。
2020-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Interband Tunneling in 2D Crystal Semiconductors
半导体中电子的带间量子隧穿作为隧穿场效应晶体管的基本输运机制，近年来引起了人们的极大兴趣。这样的晶体管可以潜在地以比它们的常规对应物更低的能量执行电子开关。最近出现的二维半导体晶体为实现这种器件提供了一个新材料平台。在这项工作中，我们推导出一个解析表达式理解隧道电流在二维晶体半导体。我们将结果应用到一系列的二维晶体半导体，并将其与三维半导体中的隧穿电流进行比较。我们还讨论了隧道器件的影响。
2013-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Transport between Hole Gas and Crystal Lattice in Diluted Magnetic Semiconductor
实验研究了铁磁半导体中载流子与晶格之间的能量转移率随温度的变化。研究了100 nm厚的低温MBE生长的Mn_{x} Ga_{1-x}作为样品具有锰浓度x= 3.7%和4.0%。居里温度估计的峰值电阻率的温度分别为60 K和62 K。
2006-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Band dispersion and electronic lifetimes in crystalline organic semiconductors
从理论上研究了晶体有机半导体（OSC）中几种微观相互作用对光电发射谱的影响。有人认为，它们的相对作用可以通过分析它们的温度和它们的动量/能量依赖性来解开。我们的分析表明，极化热带变窄，这是在OSC中的电输运的大多数理论的基础，是不一致的，在这些材料的微观参数的范围内适当。提出了一种替代方案来解释实验趋势。
2011-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Crystal Field Effect Induced Topological Crystalline Insulators In Monolayer IV-VI Semiconductors
最近预测了二维（2D）拓扑晶体绝缘体（TCI）的薄膜的SnTe类的IV-VI族半导体，它可以主机金属边缘状态的镜像对称保护。随着厚度的减小，量子限制效应将增加并超过临界厚度以下的反向间隙，将TCIs变成正常的绝缘体。令人惊讶的是，基于第一性原理计算，我们证明了（001）单层IV-VI族岩盐半导体XY（X=Ge，Sn，Pb，Y= S，Se，Te）是二维TCI，在单层PbTe中基本带隙高达260 meV，为实现带隙可调的二维Dirac费米子系统提供了材料平台。这种意外的非平凡拓扑相源于单层中的强{ \it晶场效应}，其提升了$p_{x,y}$和$p_z$轨道之间的简并性，并导致阳离子$p_z$和阴离子$p_{x,y}$轨道之间的能带反转。这种晶场效应诱导的拓扑相为寻找和设计其他原子级薄的二维拓扑材料提供了一种新的策略。
2015-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Dilute Magnetism and Edge-State Engineering in Monolayer SnO
Kwansei Gakuin University（关西学院大学）；National Institute for Materials Science (NIMS)（国立材料研究所）；Osaka University（大阪大学）
通过密度泛函理论研究过渡金属掺杂单层SnO的电子和磁性性质，发现杂质诱导局域磁矩并产生近费米能级无色散带，同时构建纳米带揭示边缘态行为，为自旋电子学和纳米电子学应用提供途径。
2026-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carrier statistics and quantum capacitance effects on mobility extraction in two-dimensional crystal semiconductor field-effect transistors
在这项工作中，过渡金属二硫属化物二维半导体器件的载流子统计和量子电容的高带边态密度的后果进行了探讨。这项研究的有效性的常用表达式提取载流子密度和场效应迁移率的晶体管与这种沟道材料的传输特性的问题。通过与实验数据的比较，提出了一种精确提取载流子密度和迁移率的新方法。因此，这项工作突出了这些材料与传统半导体之间的根本区别，在未来的实验测量中必须考虑到这一点。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-driven superplasticity and modulation of electronic properties of ultrathin tin (II) oxide: A first-principles study
二维层状氧化锡（SnO）最近已成为薄膜晶体管和互补金属氧化物半导体器件的有前途的双极沟道材料。在这项工作中，我们提出了一个第一性原理调查的机械性能的SnO，以及电子的影响拉伸应变（$ε$）在单轴和双轴条件下。体到单层过渡被发现显着降低的杨氏模量和剪切模量的SnO，突出层间Sn-Sn键在保持结构完整性的重要性。前所未有的，少层氧化锡表现出超塑性单轴变形条件下，与单分子层的临界应变高达74%的故障。这种超塑性行为归因于超过$ε$ = 14%的三配位中间体（这里称为h-SnO）的形成，其类似于具有相对大的功函数和宽的间接带隙的部分恢复的正交相。广泛的结构范围内的氧化锡（II）强烈的各向异性的机械载荷下，通过应变工程实现新型的混合纳米结构的SnO表明有趣的可能性。本研究报告的发现揭示了对氧化锡（II）的机械行为和应变驱动电子特性的基本见解，为开发具有新的非传统功能的SnO基纳米电子器件开辟了令人兴奋的途径。
2019-11-11 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic anisotropy induced by crystal distortion in Ge1-xMn xTe/PbTe//KCl (001) ferromagnetic semiconductor layers
用铁磁共振（FMR）方法研究了用分子束外延（MBE）方法在KCl（001）衬底上生长的Ⅳ-Ⅵ族稀磁半导体Ge_（1-x）Mn_xTe（x=0.14）薄膜的磁各向异性。的FMR共振场的角度依赖性的分析表明，易磁化轴位于附近的层平面的法线，并控制由两个晶体畸变存在于这些菱形Ge 1-xMnxTe层：铁电畸变与阳离子和阴离子子晶格沿[111]晶体方向和双轴面内的相对移位，由于热失配的压缩应变。
2015-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Ternary Nitride Semiconductors in the Rocksalt Crystal Structure
具有纤锌矿晶体结构的无机氮化物是用于光电子器件的公知半导体。相比之下，岩盐基氮化物因其金属和耐火特性而闻名。打破这种二分法，在这里，我们报告的三元氮化物半导体岩盐晶体结构，显着的光电性能，和一般化学式Mg $_{x}$ TM $_{1-x}$ N（TM=Ti，Zr，Hf，Nb）。这些化合物形成在一个广泛的金属组合物范围内，我们的实验表明，富镁组合物是非简并半导体与可见光范围内的光学吸收起始（1.8-2.1 eV）。晶格参数与在各种衬底上的生长相容，并且外延生长的MgZrN $_{2}$表现出接近100 cm $^{2}$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的显著电子迁移率。从头计算结果表明，这些化合物具有无序可调的光学性质，大的介电常数和低的载流子有效质量是不敏感的无序。总之，这些实验和理论结果突出了Mg $_{G-3}$ TMN $_{G-2}$岩盐作为一类新的半导体材料，具有有前途的光电应用性能。
2018-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Wide-bandgap semiconductor of three-dimensional unconventional stoichiometric NaCl2 crystal
本研究打破传统化学计量比框架，理论设计并在环境条件下合成了三维NaCl₂宽禁带半导体，拓展发现一类XY₂型宽禁带晶体，为新型宽禁带半导体研发提供了非常规化学计量比的新策略。
2024-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal field-effect transistors based on an organic selenium-containing semiconductor
我们报道了基于二苯基苯并二硒（DPh-BDSe）的单晶场效应晶体管（FET）的制备和表征。这些有机场效应晶体管（OFFET）用作p沟道累积模式器件。在室温下，对于最好的器件，阈值电压小于-7V，并且载流子迁移率几乎与栅极偏压无关，范围从1 cm 2/Vs到1.5 cm 2/Vs，取决于源漏偏压。通过冷却到室温以下，迁移率略有增加，并且在280 K以下降低。
2004-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Molecular fingerprints in the electronic properties of crystalline organic semiconductors: from experiment to theory
通过比较光电子能谱与非微扰动力学平均场论扩展到多体从头计算，我们表明，在突出的情况下，并五苯晶体的一个很好的协议与实验的带宽，色散和寿命的空穴载流子带可以实现在有机半导体中提供一个适当的帐户的耦合到分子的振动模式和存在的障碍。我们的研究结果合理化越来越多的实验证据，即使是最好的能带结构理论的基础上的电子相互作用的多体处理不能重现实验光电发射数据在这类重要的材料。
2012-06-06 cond-mat.mtrl-sci
Design of a semiconductor ferromagnet in a quantum dot artificial crystal
我们提出了量子点（QD）人工铁磁晶体的理论设计。基于局域自旋密度近似（LSDA）的电子结构计算表明，我们设计的量子点人工晶体的结构包括交叉的0.104微米宽的InAs量子线（有效的Kagome晶格）具有平坦的带特性。我们所研究的量子点人工晶体，即使不含磁性元素，当平带半满时，也具有铁磁基态。铁磁和顺磁状态可以通过经由栅极电压改变电子填充来自由切换。
2001-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Single crystal studies and electronic structure investigation of a room-temperature semiconductor NaMnAs
本文报道了NaMnAs单晶的合成，证实了它的反铁磁有序性，并用光电子能谱对样品进行了表征。电子结构进行了研究，使用光学透射率，X射线和紫外光谱和理论建模时，使用局域密度近似（LDA）扩展到LDA+U海森堡模型参数确定。光学透射率测量证实了NaMnAs是半导体的理论预测。此外，Néel温度是第一次从磁化强度的温度依赖性，与我们的蒙特卡罗模拟一致。
2021-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectric metal-oxide-semiconductor capacitors using ultrathin single crystalline SrZrxTi1-xO3
多功能氧化物在半导体上的外延生长已经开辟了将新功能引入半导体器件技术的途径。特别是，集成在半导体上的铁电材料可能会导致低功率场效应器件，可用于逻辑和存储器。铁电金属氧化物半导体（MOS）电容器的发展是实现这种场效应器件的关键，其中铁电栅极的极化耦合到半导体沟道的表面电势。在这里，我们表明，铁电MOS电容器可以实现使用单晶SrZrxTi 1-xO 3（x = 0.7），已外延生长在Ge上。我们发现，SrZrxTi 1-xO 3的铁电性能是非常强大的，作为栅极层薄至5 nm对应的等效氧化物厚度仅为1.0 nm表现出一个~ 2 V的滞后窗口的电容-电压特性。具有纳米栅厚度的铁电MOS电容器的发展为纳米电子器件开辟了新的前景。
2017-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Narrowing of the Electronic Bandwidths in Organic Molecular Semiconductors: Impact of the Crystal Thermal Expansion
我们报告并五苯和红荧烯晶体的电子结构计算，在不同温度下测量的实验晶体几何形状的基础上。结果是在非常好的协议与角度分辨光电子能谱学的数据表明，在这两种材料的价带和导带的宽度变得更窄，在更高的温度。我们的研究结果强烈表明，并五苯和红荧烯晶体中的热带宽变窄主要是由晶格的热膨胀引起的，而不是由极化子效应引起的转移积分的重整化。讨论了热膨胀对电荷输运性质的影响。
2012-10-31 cond-mat.mtrl-sci
The relaxation of thermal and high-frequency transverse phonons in the semiconductor cubic crystals
本文考虑了半导体立方晶体中朗道-鲁默机制的横向热声子和高频声子的弛豫。使用这些弹性模量的已知值，确定横向声子弛豫速率的朗道-鲁默机制的参数已被评估的晶体考虑。结果表明，热和高频声子的波矢的弛豫速率的依赖性强烈不同于经典的朗道-鲁默关系，无论是在各向同性介质中，并在立方晶体研究。与各向同性介质相反，对于[100]方向的Ge、Si、InSb和GaSb晶体，这种依赖性具有两个极大值的基本非单调特性，其中第二个极大值在高频声子的范围内。[100]方向的这种异常对于InSb和GaSb晶体最为明显。弛豫速率的特征被发现是由于非简谐散射的概率的角度依赖性和弹性性质的各向异性。
2004-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of Zn2NbN3 ternary nitride semiconductor with wurtzite-derived crystal structure
具有纤锌矿晶体结构的二元III-N氮化物半导体（诸如GAN和AlN）已经长期用于从光电子到电信的许多实际应用中。通过阳离子突变（元素取代）从母体二元化合物衍生的结构相关的ZnGeN 2或ZnSnN 2最近引起了注意，但是这样的三元氮化物材料大多限于II-IV-N2组成。本文报道了一种未见报道的II 2-V-N3三元氮化物半导体Zn_2NbN_3的合成和表征。Zn 2NbN 3薄膜的合成采用单步吸附控制生长法和防止Zn和N损失的两步沉积/退火法。测量结果表明，Zn 2NbN 3结晶纤锌矿衍生的结构，在这里使用两步法合成的比较化学相关的岩盐衍生的Mg 2NbN 3化合物。估计纤锌矿晶格参数为a = 3.36A和c = 5.26A，（c/a = 1.55），并且对于这种阳离子无序的Zn 2NbN 3，光吸收起始在2.1eV处。为了比较，已发表的计算研究预测阳离子有序的Zn 2NbN 3是有效纤锌矿c/a = 1.62和带隙为3.5 - 3.6 eV的半导体。总的来说，这项工作扩大了纤锌矿家族的氮化物半导体，并建议其他三元氮化物应该是可能的合成
2021-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Radiation induced electronic trap states and local structural disorder in van~der~Waals bonded semiconductor crystals
在受控的X射线辐照实验中，在原型范德华键合半导体Rubrene中形成陷阱态的定量研究剂量高达82 Gy（Gy = J/kg）。约100个电子陷阱态，位于价带上方约0.3 eV处，由每个吸收的8 keV光子产生，这比1 MeV质子产生的多2-3个数量级。热退火显示，以减少这些陷阱。局域结构无序，这也被诱导的其他手段在不同的研究中，因此被确定为一个共同的起源的陷阱态的范德华键合分子有机半导体。
2016-05-13 cond-mat.mtrl-sci
Crystal structure and electronic structure of quaternary semiconductors Cu$_2$ZnTiSe$_4$ and Cu$_2$ZnTiS$_4$ for solar cell absorber
我们设计了两种新的I2-II-IV-VI 4四元半导体Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$，并采用第一性原理电子结构计算方法对其晶体结构和电子结构进行了系统的研究。在所考虑的晶体结构中，确认了Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$的带隙来源于完全占据的Cu 3 $d$价带和未占据的Ti 3 $d$导带，锌黄铜矿结构应该是基态。此外，我们的计算表明，Cu $_2$ ZnTiSe $_4$和Cu $_2$ ZnTiS $_4$具有与Cu $_2$ ZnTSe $_4$和Cu $_2$ ZnTS $_4$相当的带隙，但吸收系数$α(ω)$几乎大两倍。因此，该材料有望成为太阳能电池吸收剂的候选材料。
2012-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Mn5Ge3 nanocrystals embedded in crystalline Ge: a magnet/semiconductor hybrid synthesized by ion implantation
铁磁Mn 5Ge 3与Ge矩阵的集成是有前途的自旋注入在硅兼容的几何形状。在本文中，我们报告的磁性Mn 5Ge 3纳米晶嵌入在Ge基体中的Mn离子注入在高温下的制备。通过X射线衍射和透射电子显微镜，我们观察到不同的尺寸取决于锰离子注量的结晶Mn 5Ge 3。Mn 5Ge 3纳米晶中Mn的电子结构为3d 6组态，与体相Mn 5Ge 3中的电子结构相同。在低温下观察到较大的正磁阻效应。这可以用磁/半导体混合系统中的电导率不均匀性来解释。
2012-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Extrinsic photonic crystals
杂质半导体本质上是均匀介质。然而，通过施加具有空间周期性变化的外部磁场，杂质半导体可以表现得像传统的光子晶体一样。我们通过计算在外部空间周期性磁场作用下杂质半导体的光子能带结构，从理论上证明了这种可能性。均匀介质在一定的空间周期性外场作用下的行为类似于传统的光子晶体，这就定义了一种新的光子晶体：非本征光子晶体。非本征光子晶体不仅拓展了光子晶体的概念，而且可以通过简单地控制外加场来控制电磁波的色散和传播。
2005-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties and phase transitions in low-dimensional semiconductors. Part 1. Crystal and electronic structure and transport properties
本文已被作者撤回，因为现在所有四个部分的审查可作为一个文件0804.1639
2008-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Single Crystal Growth of Ga2(SexTe1-x)3 Semiconductors and Defect Studies via Positron Annihilation Spectroscopy
用改进的Bridgman法生长了Ga_2（SexTe_（1-x））_3半导体小单晶（x = 0.1，0.2，0.3）。高分辨率粉末X射线衍射证实了锌立方结构，在（111）布拉格线附近观察到额外的卫星峰。这表明，在[111]方向上存在先前在Ga 2 Te 3中观察到的有序空位平面。通过正电子湮没光谱缺陷研究表明，平均正电子寿命为400 ps的散装作为生长的标本。如此大的寿命表明，这些材料中的正电子湮没位点主要是由缺陷。此外，通过符合多普勒展宽测量分析的电子动量表明存在大量的开体积缺陷，可能是空位簇或空隙。
2011-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Electronic disorder in crystalline organic semiconductor: the role of thermal motions modulating the transfer integrals in polyacenes
采用分子动力学模拟和转移积分的量子化学计算相结合的方法研究了热结构涨落对分子间转移积分调制的影响。我们发现，对于两种常见的有机半导体，转移积分的波动与其平均值具有相同的数量级，这一观察结果对目前采用的有机半导体中电荷输运模型提出了质疑，并确定了动态电子无序中载流子迁移率的限制因素。
2005-11-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Room-Temperature Ferromagnetism in Fe-doped SnSe Bulk Single Crystalline Semiconductor
本文报道了Fe掺杂SnSe范德华单晶半导体在室温下实现铁磁性，带隙约1.19 eV，居里温度约310 K，并提出了利用FeI2前驱体的可扩展熔体生长掺杂策略。
2023-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Computational insights into phase equilibria between wide-gap semiconductors and contact materials
本研究通过第一性原理热力学计算，系统探究β-Ga₂O₃、GeO₂、GaN三种宽禁带半导体与47种单质金属、4种n型透明导电氧化物的界面相稳定性，给出稳定接触材料及生长条件指导。
2023-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Charge Transport in Organic Molecular Semiconductors from First Principles: The Band-Like Hole Mobility in Naphthalene Crystal
预测有机分子晶体中的电荷输运是众所周知的挑战。有机半导体中载流子迁移率的计算主要采用基于电荷跳跃的量子化学方法，这种方法很费力，而且精度也不高。在从头算能带理论框架下，从第一性原理出发，计算了萘晶体的电子-声子散射和声子限制空穴迁移率。我们的计算结合GW电子能带结构，从头算电子-声子散射，和玻尔兹曼输运方程。在100 $-$ ~ 300 K温度范围内，空穴迁移率的计算值与实验值符合得很好，并能高精度地预测其温度依赖性。我们发现，分子间的声子和空穴之间的散射调节的迁移率，虽然分子内的声子具有最强的耦合与空穴。我们重新审视的共同信念，只有刚性分子运动影响有机分子晶体中的载流子动力学。我们的工作提供了一个定量和严格的框架来计算有机晶体中的电荷输运，是调和能带理论和载流子跳跃计算方法的第一步。
2018-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Polar charge induced self-assembly: An electric effect that causes non-isotropic nanorod growth in wurtzite semiconductors
晶体通过原子的聚集和键合形成有序结构而生长。通常，生长在所有结晶方向上的可能性相等，但有时并非如此，如纳米线生长的情况。在大多数情况下，纳米线生长被解释为存在液态金属液滴，其在进入的原子流和衬底或现有的晶核之间进行调解，同时限定横向尺寸。在这里，我们报告和解释一个以前未知的模式观察到的两个纤锌矿半导体，氮化铟和氧化锌的非各向同性晶体生长。纤锌矿晶体具有极性结构，内部存在电场。热激发电荷屏蔽生长过程中的内置电场，以不均匀，但对称的方式，导致形成对称的反极性域。这些域限制了晶体的横向膨胀，诱导纤维生长模式。这里描述的机制阐明了以前无法解释的现象，在蓝宝石上的第三族氮化物的生长，强调需要考虑内置的电场的极性半导体的生长的影响。
2018-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Self assembly of highly fluorescent semiconductor nanorods into large scale smectic liquid crystal structures by coffee stain evaporation dynamics
我们将分散在溶剂中的纳米棒液滴沉积在衬底表面上，并让溶剂蒸发。我们发现，强大的接触线钉扎导致致密的纳米棒沉积内咖啡污渍的边缘，在那里我们观察到大规模的横向排序的纳米棒的长轴的棒的方向平行于接触线。我们通过偏光显微镜观察这些咖啡渍条纹的双折射，并且我们发现非常折射率的方向平行于纳米棒的长轴。
2009-01-20 cond-mat.mtrl-sci
First principles calculations of anisotropic charge carrier mobilities in organic semiconductor crystals
采用量子化学第一性原理计算结合Marcus理论的跳跃率模型，研究了有机半导体晶体中载流子迁移率的取向依赖性及其与晶体结构的关系.一个主方程的方法，这是数值上更有效的比蒙特卡罗方法经常应用在这方面。此外，它表明，广泛使用的方法来计算的迁移率通过扩散常数随着速率方程是不合适的，在许多重要的情况下。计算结果与实验数据进行了比较，并五苯和红荧烯表现出良好的定性协议。此外，还研究了含氟苝酰亚胺的电荷传输性质。
2011-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Role of anisotropy in the Förster energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic crystalline overlayer
本文研究了二维Wannier激子（施主）到分子晶体覆盖层Frenkel激子（受主）的非辐射共振能量转移。我们表征的有机子系统的光学各向异性对这个过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率内通常是一个因素的两个取决于结晶覆盖层的取向。供体和受体能量的共振匹配也可以通过有机晶体取向部分地调节。
2011-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Density of bulk trap states in organic semiconductor crystals: discrete levels induced by oxygen in rubrene
本文用变温空间电荷限制电流谱（TD-SCLC）的实验方法，对有机半导体单晶带隙中的陷阱态密度进行了高能量分辨率的定量测量。这种光谱已被应用于研究散装红荧烯单晶，这是由这种技术所示的高化学和结构质量。在最纯的晶体中测量到低至~ 10^{15} cm^{-3}的深陷阱态密度，并且可以识别带边附近指数变化的浅陷阱密度（每~25 meV的态密度为10）。此外，我们诱导和光谱确定了一个与氧有关的尖空穴体陷阱态在0.27 eV以上的价带。
2007-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Tetragonal-phase SnOFeSe: A possible parent compound of FeSe-based superconductor
最近的实验已经报道，在$β$ -FeSe的FeSe层之间插入金属原子或小分子可以显著提高超导转变温度。在这里，基于第一性原理电子结构计算，我们通过交替堆叠SnO和$β$ -FeSe层提出了稳定的化合物SnOFeSe。预测的SnOFeSe具有与已知的GaAs基化合物LaOFeAs相同的四电子结构，同时它们在四电子态的电子结构非常相似。SnOFeSe的磁性基态被预测为二聚体反铁磁（AFM）态，其能量仅比三聚体（二聚体-三聚体-二聚体-三聚体）AFM态低2.77（2.15）meV/Fe，表明通过轻微的调制可能会引起强的磁涨落。有趣的是，SnOFeSe在这些低能磁态中处于金属-绝缘体转变的边缘，因此桥接了铁基超导体的金属母体化合物和铜酸盐超导体的绝缘母体化合物。随着维数的降低，单层SnOFeSe的电子和磁性也显示出很大的相似性，其体相。考虑到SnOFeSe与磁挫相邻，并且在晶体和电子结构上都类似于LaOFeAs，我们认为SnOFeSe是一种可能的超导母体化合物，这可能为研究FeSe衍生材料中磁性和非常规超导性之间的相互作用提供一个有前途的平台。
2022-10-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Lyotropic chromonic liquid crystal semiconductors for water-solution processable organic electronics
我们提出溶致变色液晶（LCLC）作为一种独特的有机电子材料。在水中，发色分子堆叠在彼此的顶部上形成细长的聚集体，其形成取向有序的相。当将材料沉积到基底上并干燥时，保留了对齐的聚集结构。干燥的LCLC膜显示出强烈的各向异性的半导体类型的导电性。在未优化的LCLC V20薄膜中，沿分子聚集体测量的场效应载流子迁移率为0.03 cm ^2 V^（-1）s^（-1）。易加工性、低成本和高流动性证明了LCLC在微电子应用中的潜力。
2011-01-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Modeling of micro- and nano-scale domain recording by high-voltage atomic force microscopy in ferroelectrics-semiconductors
计算了铁电半导体晶体中微畴和纳米畴在原子力显微镜针尖电场作用下的平衡尺寸。该畴被认为是一个扁长的半椭球体，畴壁相当薄。首次考虑了样品的半导体性质和畴壁的表面能，修正了Landauer模型。晶体内部的自由载流子导致在畴周围形成屏蔽层，该屏蔽层部分地将其内部与去极化场屏蔽。我们通过晶体材料参数（屏蔽半径、自发极化值、介电常数张量）和原子力显微镜针尖特征（电荷、曲率半径曲率半径）来表示畴的半径和长度。通过施加电压的畴半径的依赖关系是在一个很好的定量协议与高压原子力和扫描探针显微镜记录在铌酸锂和钽酸锂晶体的亚微米铁电畴。
2005-05-16 cond-mat.mtrl-sci
In Praise and in Search of Highly-Polarizable Semiconductors
材料的介电响应是电子学和光子学的基础。已建立的半导体材料具有窄范围的介电磁化率，低频值约为10。宽带隙材料中强而可变的介电响应与复杂的晶体结构和较重的元素有关。基于潜在的化学趋势，我们假设，硫族化合物的晶体结构常见的复杂氧化物可能具有许多高度极化的半导体。对这些材料的研究是出于对固体中电子和声子的基本探究，以及在光子学，高频通信和光子学中的潜在应用。
2019-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnet/Semiconductor/Ferromagnet Hybrid Trilayers grown using solid phase epitaxy
通过分子束外延在金属上直接生长半导体是一项困难的任务，这是由于这些类型的材料之间的结晶能存在很大差异。这方面在自旋电子学的背景下是有问题的，其中相干自旋注入必须经由弹道输运通过尖锐的界面肖特基势垒来进行。我们报告实现单晶铁磁体/半导体/铁磁体混合三层使用固相外延，与Fe 3Si，Co2 FeSi，和Ge的组合。非晶Ge在Fe_3Si上的缓慢退火导致确定为FeGe_2的结晶膜。当在Co2 FeSi上进行退火时，反射的高能电子衍射和X射线衍射表明产生了不同的结晶Ge（Co，Fe，Si）化合物，其也保持生长取向。由于两种金属的不同矫顽场和界面的质量，可以观察到Fe 3Si/FeGe 2/Co2 FeSi样品中铁磁层的独立磁化切换。这一结果是朝着实现垂直自旋选择晶体管类器件迈出的一步。
2018-06-07 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
Surface States of Topological Crystalline Insulators in IV-VI Semiconductors
拓扑晶体绝缘体（TCI）是由固体的晶体对称性保护的物质的新拓扑相。最近，在Ⅳ-Ⅵ族半导体SnTe和相关合金Pb_{1-x} Sn_{x}（Te，Se）中首次预测和观察到了TCI的实现。将k.p理论与能带结构计算相结合，提出了一种统一的方法来研究Ⅳ-Ⅵ族半导体中TCI晶体表面的拓扑表面态。我们明确推导出k.p哈密顿拓扑表面态的电子结构的散装，从而提供了一个微观的理解体边界对应TCI。根据表面取向，我们发现两种类型的表面态具有不同的性质。特别地，我们预测（111）表面态由四个以时间反演不变动量Γ和M为中心的狄拉克锥组成，而（110）表面态由非时间反演不变动量的狄拉克锥组成，类似于（001）。此外，（001）和（110）表面态都表现出作为费米能的函数的Lifshitz跃迁，这伴随着由能带结构中的鞍点引起的态密度的Van-Hove奇异性。
2013-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Martensitic-like transition between liquid crystalline and crystalline phases of prototypical discotic organic semiconductor
Rice University（莱斯大学）；Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福同步辐射光源，SLAC国家加速器实验室）；Prairie View A & M University（普雷里维尤A&M大学）
研究了HAT6有机半导体中液晶柱状六方相与晶体相之间通过类似马氏转变的机制进行相变，展示了其方向相关性、结构可逆性和超快动力学特性。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Virtual crystal description of III-V semiconductor alloys in the tight binding approach
提出了一种简单有效的方法来构造三元合金在虚晶近似下的经验紧束缚参数。这结合了一个新的，紧凑的制定的应变参数和线性插值应变合金平衡晶格参数的二元材料的哈密顿。我们表明，它是可能的，以获得一个完美的描述的带隙弓的InGaAsSb材料的三元合金家庭。此外，这种方法是在一个很好的协议与超胞计算使用相同的参数集。该方案为基于合金的光电器件的原子建模开辟了一条道路，而无需大量的超原胞计算。
2016-03-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical lattice thermal conductivity, Shastry sum rule and second sound in bulk semiconductor crystals
本文讨论了立方半导体块体晶体动态晶格热导率k（W）的基本性质。计算方法是基于求解Boltzmann-Peierls声子输运方程在频域激发后的动态温度梯度，在单弛豫时间近似的框架内，使用修改的Debye-Callaway模型。我们的模型使我们能够获得一个紧凑的表达式k（W），捕获的主要行为的动态热传导的声子。这个表达式满足因果关系的要求，并导致卷积型之间的关系的热流密度，电流和温度梯度在真实的时空域与Gurtin-Pipkin理论。通过改变环境温度以及不同的内、外参数，包括嵌入半导体纳米颗粒作为外声子散射中心的影响，研究了k（W）的动力学行为。本文还探讨了Shastry求和规则的适用性以及在玻尔兹曼理论框架下二次声存在和传播的可能性。
2013-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stable Ultra-thin CdTe Crystal: A Robust Direct Gap Semiconductor
采用基于密度泛函理论的计算方法，我们研究了超薄CdTe晶体结构的结构、振动和应变相关的电子性质。结果表明，这种超薄晶体具有8原子的原始晶胞，并具有相当大的表面重构。根据计算得到的振动谱预测了结构的动力稳定性。电子能带结构计算表明，单层CdTe中的电子和空穴具有各向异性的面内质量和迁移率。此外，我们发现超薄CdTe具有一些有趣的机电特性，如带隙值随应变的各向异性变化，以及在周向压缩下的快速增加。超薄CdTe晶体的直接带隙半导体性质在所有类型的施加应变下保持不变。由于具有稳定和适度的直接带隙，单层CdTe是一种很有前途的纳米级应变相关器件应用材料。
2017-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Experimental Observation of Extremely Strong Defect-Phonon Scatterings in Semiconductor Single Crystals
本文通过高质量立方碳化硅单晶的生长与硼掺杂实验，观察到异常强的非瑞利缺陷-声子散射，其强度超出经典模型预测数十倍，与第一性原理计算吻合，为电子器件热管理提供了重要依据。
2025-04-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
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
Advanced Cd1-xMnxTe:Fe2+ semiconductor crystals with linear sin-band redshift of absorption and emission spectra
本文研究高压Bridgman法生长的Cd1-xMnxTe:Fe2+晶体，建立组成、带隙、晶格周期与Fe2+光谱峰位的相关性，并基于加和性原理提出新理论模型解释随Mn浓度增加的光谱红移，为预测中红外最长波长激光介质提供依据。
2023-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.ins-det
Disordered Zero-Index Metamaterials Based On Metal Induced Crystallization
零折射率（ZI）材料是在给定的设计频率下具有消失的有效介电常数和/或磁导率的合成光学材料。最近，已经表明零折射率主体材料的磁导率可以通过添加光子掺杂剂来确定性地调谐。本文将金属诱导晶化（MIC）技术应用于准随机金属-半导体复合材料制备大面积零折射率材料。以Ag-Si为模型系统，我们证明了在这种无序系统中，半导体在金属/半导体界面的局域结晶可以作为控制光相互作用的设计参数。诱导结晶产生新的零折射率状态，对应于从光选择性耦合到半导体的纳米尺寸的结晶壳中出现的杂化等离子体模式。模拟结果表明，光子掺杂可以用来增强这些无序超材料的透射率。我们的研究结果为用于晶圆级应用及其他应用的新型大面积零折射率材料奠定了基础。
2019-01-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
