Realization of spin gapless semiconductors: the Heusler compound Mn2CoAl
最近的研究报道了一类有趣的半导体材料，它们可以弥合半导体和半金属铁磁体之间的差距。这些被称为自旋无隙半导体的材料在其中一个自旋通道中表现出带隙，而在另一个自旋通道中表现出零带隙，从而允许可调自旋输运。本文对无自旋能隙的Heusler化合物Mn2CoAl进行了理论和实验研究。结果表明，Mn2CoAl是一种非常特殊的铁磁半导体，其磁矩为2 μB，居里温度高达720 K。低于300 K，该化合物表现出几乎与温度无关的电导率，非常低，与温度无关的载流子浓度，和消失的塞贝克系数。磁阻随温度改变符号。在高磁场中，它在低温下为正的非饱和，而在高温下为负的饱和。反常的霍尔效应是相对较低的，这是由相反符号的kz的Berry曲率的接近反对称性解释的。
2012-09-29 cond-mat.mtrl-sci
A New Spin Gapless Semiconductors Family: Quaternary Heusler Compounds
采用第一性原理计算，研究了一系列四元LiMgPdSn型Heusler化合物的能带结构.计算结果表明，CoFeMnSi，CoFeCrAl，CoMnCrSi，CoFeVSi和FeMnCrSb具有独特的电子结构，在一个自旋方向上具有半金属带隙，而在另一个自旋方向上具有零宽度带隙，表现出无自旋带隙的半导体行为.我们进一步分析了所有四元Heusler合金的电子和磁性，揭示了在Heusler化合物中识别自旋无隙半导体的半经验一般规律（总价电子数为26或28）。并讨论了晶格畸变和主族元素变化的影响。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Shift of Infrared Absorption and Emission Spectra of Transition Metal Ions in Solid Solutions of Semiconductor Compounds
本文提出了一个通用的理论模型，解释了在半导体化合物固溶体中过渡金属离子的红外吸收和发射光谱中观察到的移动。该模型已被用于估计的长波长移动的发光带的光谱中的半导体固溶体的浓度增加，在应用到晶体的三元系统ZnMgSe（Cr ~（2+））和CdMnTe（Fe ~（2+）。描述的现象是广义的情况下，多组分固溶体。
2021-06-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Atomically thin binary V-V compound semiconductor: a first-principles study
寻找新的二维半导体材料是开发下一代低维电子器件的关键。利用第一性原理计算，提出了一类具有单层黑磷烯（$α$）和蓝磷烯（$β$）结构的二元V-V族化合物半导体（PN，AsN，SbN，AsP，SbP和SbAs）.我们的声子谱和室温分子动力学（MD）计算表明，所有的化合物是非常稳定的。此外，发现大多数化合物在可见光频率范围内呈现中等的能隙，其能隙可以通过面内应变逐渐调谐。特别是，$α$ -相V-V化合物具有直接带隙，而$β$ -SbN、AsN、SbP和SbAs可能是2D太阳能电池材料的有希望的候选材料，因为声学和光学声子模式之间存在较宽的带隙。此外，还可以使用晶格匹配的$α$（$β$）-SbN和磷烯构建垂直异质结构，并且发现两种vdW异质结构都具有有趣的直接带隙。本研究不仅拓宽了层状V族半导体的范围，而且为二维V-V族在光电和纳米电子半导体器件中的潜在应用提供了前所未有的途径。
2016-04-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ferromagnetism in semiconductors and oxides: prospects from a ten years' perspective
在过去的十年里，对结合半导体和铁磁体资源的化合物的研究已经发展成为材料科学的一个重要领域。这一努力已被不断的示范显着的低温功能发现的铁磁结构的（Ga，Mn）As，p-（Cd，Mn）Te，以及相关的化合物，以及大量的观察铁磁签名在高温下在一些非金属系统。本文综述了最近的实验和理论进展，强调它们一方面解开了过去十年来积累的许多争议和困惑，另一方面提供了新的研究前景。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall 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
Evidence of localization effect on photoelectron transport induced by alloy disorder in nitride semiconductor compounds
在p-GaN和p-InGaN/GAN光电阴极上进行了近带隙光电发射光谱实验。当温度降低时，InGaN样品的光发射量子产率下降超过一个数量级，而GAN样品上的温度保持恒定。这表明在p-InGaN中的光电子输运的冻结，我们归因于合金无序引起的波动电位中的电子局部化。这种解释证实了在低温下的光电子谱中的峰值，对应于在InGaN导带的底部放松的光电子的贡献消失。
2022-01-10 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A unified model of droplet epitaxy for compound semiconductor nanostructures: experiments and theory
我们提出了一个统一的模型，化合物半导体生长的动力学蒙特卡罗模拟的基础上，在串联与新的实验结果，可以描述和预测的机制，在液滴外延过程中观察到的各种类型的纳米结构。该模型的关键特征包括不同种类原子的明确和独立的表示以及独立处理固相和液相的能力。使用这个模型，我们研究液滴外延纳米结构的演变。该模型忠实地捕捉了几个实验观察到的结构，包括紧凑的岛屿和纳米环。此外，模拟显示存在的Ga/GaAs核壳结构，我们验证实验。液滴外延的一个完整的分析模型，解释了生长条件和所得的纳米结构之间的关系，产生关键的洞察液滴外延的机制。
2013-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Multifunctional Topological Insulators in Ternary Heusler Compounds
最近，量子自旋霍尔效应（QSH）在二元半导体碲化汞量子阱中被理论预测和实验实现[1-3]。QSH态和拓扑绝缘体是量子物质的新态，在基础凝聚态物理和材料科学中都有重要的应用[1-11]。许多具有C1 b结构的Heusler化合物是三元半导体，它们在结构和电子上与二元半导体相关。Heusler材料的多样性为调整带隙和通过选择具有适当杂化强度（通过晶格参数）和自旋轨道耦合的大小（通过原子电荷）的化合物来设置所需的带反转打开了广泛的可能性。基于第一性原理计算，我们证明了大约50个Heusler化合物显示出类似于HgTe的能带反转。这些零能隙半导体的拓扑状态可以通过施加应变或设计适当的量子阱结构来创建，类似于碲化汞的情况。这些三元零带隙半导体（LnAuPb、LnPdBi、LnPtSb和LnPtBi）中的许多含有稀土元素Ln，其可以实现从超导性（例如，G. [12]第12话，一个人的幸福。G. GdPtBi[13]）和重费米子行为（e. G. YbPtBi[14]）。这些性质为实现量子化反常霍尔效应和拓扑超导体开辟了新的研究方向。
2010-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structural Transition in Layered As$_{\sf\textbf{1-x}}$P$_{\sf\textbf{x}}$ Compounds: A Computational Study
作为进一步改善V族层状半导体电子性质的一种方法，我们提出形成黑磷和灰砷的层内二维异质结构。我们使用\textit{ab initio}密度泛函理论来优化几何形状，确定电子结构，并确定最稳定的同素异形体作为组成的函数。由于纯黑磷和纯灰砷单层在其平衡结构不同，我们预测的结构转变和变化的前沿状态，包括从直接间隙的变化，间接间隙半导体，随着组成的变化。
2015-07-16 cond-mat.mes-hall 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
Transforming common III-V and II-VI semiconductor compounds into topological heterostructures: The case of CdTe/InSb superlattices
目前已知的拓扑绝缘体（TI）限于掺入重元素的窄隙化合物，因此严重限制了可用于这种应用的材料池。我们通过第一性原理计算表明，如何由常见的半导体构建块制成的异价超晶格可以将其非TI组件转化为拓扑纳米结构，如III-V/II-VI超晶格InSb/CdTe。在没有界面原子交换的情况下，这种界面的异价性质建立了一个自然的内部电场，该电场与量子限制一起导致带反转，将这些半导体转化为拓扑相，同时也形成了巨大的Rashba自旋分裂。我们揭示了界面稳定性和拓扑转变之间的关系，找到了一个机会窗口，这两个条件都可以优化。当InSb层的临界厚度达到~ 1.5 nm时，[111]和[100]超晶格的相对能量都比原子交换界面高5-14 meV/A2，激发能隙高达~150 meV，从而在半导体超晶格中产生室温量子自旋霍尔效应。从这项研究中获得的理解可以通过创建下一代超结构功能材料来显着拓宽当前单个化合物的功能，而这些功能非常有限。
2016-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-induced topological insulating phases in group IV-VI semiconductors
用第一性原理方法研究了动态晶格形变下Ⅳ-Ⅵ族化合物中拓扑绝缘相的发展。不同于静态的拓扑相在平衡条件下，我们表明，非平凡的拓扑相诱导的化合物的动态晶格变形选择性声子模式。时间反转极化的计算表明，Z2不变量的化合物被翻转的选择性声子模式的原子位移和化合物的动态晶格变形后表现出振荡的拓扑相位。我们的结果表明，在固体中的元激发可以触发拓扑相平凡带绝缘体。
2013-08-02 cond-mat.mtrl-sci
High throughput screening for spin-gapless semiconductors in quaternary Heusler compounds
基于高通量的密度泛函理论计算，对四元Heusler合金XX 0 YZ（X，X 0，Y为不含Tc的过渡金属元素，Z为B，Al，Ga，In，Si，Ge，Sn，Pb，P，As，Sb，Bi中的一种）中的自旋无带隙半导体进行了系统的筛选.根据经验法则，我们把重点放在21、26或28个价电子的化合物上，得出了12000种可能的化学组成。在系统地评估了热力学、力学和动力学稳定性之后，我们成功地鉴定了70个稳定的SGS，并通过具有适当磁性基态的显式电子结构计算证实。结果表明，所有四种类型的SGS可以实现，定义的基础上的费米能周围的带的自旋特性，和类型II SGS显示出有前途的自旋电子学应用的输运性质。研究了自旋-轨道耦合效应导致的大的各向异性磁电阻和反常能斯特效应。
2018-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Oxidation and Reduction Potentials of Photocatalytic Semiconductors in Aqueous Solution
介绍了一种计算水溶液中半导体热力学氧化还原电位的方法。通过结合新发展的从头计算化合物的形成能量和能带排列的电化学实验数据，这种方法可以用来预测几乎任何化合物半导体在水溶液中的稳定性。研究了30种光催化半导体，并绘制了它们的价带/导带能级和氧化/还原电位图（简化的Pourbaix图）。在此基础上，我们研究了化合物半导体抗氧化和还原光腐蚀的稳定性和趋势。我们发现，当用作n型光阳极时，只有金属氧化物可以是热稳定的。所有的非氧化物由于容易被光生空穴氧化而不稳定，但它们可以抵抗电子的还原，因此与p型光电阴极一样稳定。
2012-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Specific features of the kinetics of singlet fission in organic semiconductors. The effect of kinetic curves crossing
对某些有机半导体中单重态裂变（SF）过程[即激发态（S_1）分裂成三重态激子对]的磁场依赖动力学的实验研究揭示了所获得的动力学曲线的重要特征，即与S_1态荧光衰减强度I（t）有关。在不同磁场中测得的动力学曲线相互交叉。我们表明，这种动力学曲线交叉（KCC）的效果是一个一般的特点双生凝聚相反应，从简单的特征性质的动力学方案的过程。KCC效应的具体特点进行了详细分析与SF过程的一些模型。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Kinetic theory of surface plasmon polariton in semiconductor nanowires
基于表面等离子体激元的半经典模型哈密顿量和非平衡格林函数方法，提出了一种研究电子散射对半导体纳米线中表面等离子体激元动力学行为影响的微观动力学理论.表面等离子体极化激元的阻尼源于电子的共振吸收（朗道阻尼），并且相应的阻尼表现出尺寸依赖的振荡和明显的温度依赖性，而没有任何散射。散射通过向共振引入加宽和移位来影响阻尼。为了证明这一点，我们研究了在InAs纳米线中存在的电子杂质，电子声子和电子电子库仑散射的表面等离子体极化激元的阻尼。电子-杂质散射和电子-声子散射的主要作用是引起展宽，而电子-电子库仑散射不仅引起展宽，而且引起共振位移。对于InAs纳米线的调查，由于电子-声子散射的展宽占主导地位。因此，散射对表面等离子体极化激元的阻尼有显著的影响：在散射的存在下，尺寸相关的振荡被消除，温度相关性也被抑制。这些结果表明了散射对半导体纳米线表面等离子体激元阻尼的重要作用。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrathin compound semiconductor on insulator layers for high performance nanoscale transistors
在过去的几年里，电子器件固有的缩放限制已经推动了高载流子迁移率半导体作为Si替代物的探索，以进一步提高器件性能。特别地，结合III-V族半导体的高迁移率和Si技术的成熟的低成本处理，已经积极地研究了异质集成在Si衬底上的化合物半导体。然而，这种整合带来了重大挑战。传统上，已经探索了在Si上异质外延生长复杂多层膜。除了复杂性，高缺陷密度和结漏电流的方法提出的限制。出于这一挑战，在这里，我们利用外延转移方法的集成层的单晶InAs的Si/SiO2衬底。作为与绝缘体上硅（SOI）技术14类似的技术，我们使用缩写"XOI"来表示我们的复合绝缘体上半导体平台。通过实验和模拟，探讨了InAs XOI晶体管的电学特性，阐明了量子限制在InAs XOI层输运特性中的关键作用。重要的是，高品质的InAs/电介质界面是通过使用一种新的热生长的界面InAsOx层（~1 nm厚）。在VDS = 0.5V时，器件的通断电流比大于10，000，亚阈值摆幅为107-150 mV/decade，沟道长度约为0.5 μ m，峰值电流密度约为1.6 mS/μ m。
2011-08-04 cond-mat.mtrl-sci
Muon probes of temperature-dependent charge carrier kinetics in semiconductors
我们已经应用了光激发μ子自旋光谱技术（光- $μ$ SR）的本征锗的目标是开发一种新的方法来表征在广泛的半导体过剩载流子动力学。μ子自旋弛豫速率可以是过剩载流子密度的唯一度量，并用于研究载流子动力学。所得到的载流子寿命谱可以用一个简单的扩散方程来模拟，以确定体复合寿命和载流子迁移率。对这些参数随温度变化的研究可以揭示复合和扩散机制。
2019-06-18 cond-mat.mtrl-sci
First principles Kinetic-Collective thermal conductivity of semiconductors
提出了一个基于第一性原理声子谱和弛豫时间的完全预测动力学集体模型。在宽的尺寸和温度范围内获得的Si，Ge，C（金刚石）和GaAs的热导率值与实验数据有很好的一致性，而无需使用任何拟合参数。该模型的验证打开了一扇大门，讨论如何精确结合动力学和集体贡献的热传输可以提供一个有用的框架来解释最近的复杂实验显示非傅立叶行为。
2016-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced topological phase transitions in monolayer honeycomb structures of group-V binary compounds
采用第一性原理计算方法对一类二维蜂窝结构的V族二元化合物的电子结构进行了计算。我们的研究结果表明，这些新的二维材料是稳定的半导体直接或间接的带隙。可以通过施加晶格应变来调节带隙。在它们的可拉伸制度，它们都表现出金属间接间隙半导体直接间隙半导体拓扑绝缘体（TI）的转变，从负（压缩）到正（拉伸）值的应变增加。拓扑相变是晶格应变引起的$Γ$点能带反转的结果，与自旋轨道耦合无关。
2015-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Quantum kinetic theory of shift current electron pumping in semiconductors
我们发展了一个激光束在非中心对称半导体中产生位移电流的理论。当激发的电子在不同能带之间转移或在这些能带内散射时，电流产生，并且在基本单元中不对称地移动它们的质心。利用非平衡格林函数导出了热载流子分布的量子动力学方程和感应电流的表达式。在应用中，我们简化了玻尔兹曼极限的方法，并用它来模拟激光激发的GaAs中存在的LO声子散射。的移位电流计算在稳态政权。
2000-11-11 cond-mat.mtrl-sci
A first-principles DFT+GW study of spin-filter and spin-gapless semiconducting Heusler compounds
在赫斯勒化合物中，磁性半导体（也称为自旋过滤材料）被广泛研究，因为它们在自旋电子/磁电子器件中提供了新的功能。无自旋带隙半导体是一个特例。它们在两个自旋通道中的一个中具有零或几乎零的能隙。我们采用$GW$近似，它允许一个精心处理的电子相关性，来模拟这些材料的电子能带结构。我们的研究结果表明，在大多数情况下，使用$GW$自能，而不是通常的密度泛函是重要的，以准确地确定磁性半导体的电子性质。
2017-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Investigation on different physical aspects such as structural, elastic, mechanical, optical properties and Debye temperature of Fe2ScM (M = P and As) semiconductors: a DFT based first principles study
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了Fe_2ScM（M = P和As）化合物在60 GPa压力下的结构、弹性、力学性质和德拜温度。在零压下研究了其光学性质。我们计算的两种化合物的优化结构参数与其他理论结果吻合得很好。计算的弹性常数表明，Fe2ScM（M = P和As）化合物是机械稳定的高达60 GPa。
2017-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Multi-channel machine learning based nonlocal kinetic energy density functional for semiconductors
针对MPN动能密度泛函在半导体上表现不佳的问题，提出多通道CPN KEDF，通过整合实空间多尺度信息捕捉半导体特性，在硅和二元半导体测试中表现出色，为生成半导体KEDF提供新途径。
2024-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Oxidation kinetics and non-Marcusian charge transfer in dimensionally confined semiconductors
本研究通过多参数考察 WS2 与 MoS2 单层边缘的侧向光氧化动力学，发现不同反应势垒及反应物供应受限导致的非 Marcus 型电荷转移机制。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Adiabatic transformation as a search tool for new topological insulators: distorted ternary Li$_2$AgSb-class semiconductors and related compounds
我们表明，基于第一性原理的绝热延拓方法是一个非常强大和有效的工具，用于构建拓扑相图和定位非平凡的拓扑绝缘体材料。使用这种技术，我们预测，三元金属间化合物系列锂$_2M'X$，其中$M'$ =铜，银，金，或镉，和$X$ =锑，铋，或锡，主机的数量拓扑绝缘体具有显着的功能变体和可调谐性。我们还预测，一些III-V族半金属化合物是拓扑非平凡的。我们构建了一个拓扑相图中的原子的原子序数的参数空间中的Li $_2M'X$化合物，这将大量的拓扑材料中提出的这项工作，以及在一个单一的统一的拓扑框架内的早期研究。我们的研究结果表明绝热延拓的有效性作为一个有用的工具，探索拓扑非平凡的合金系统，并确定新的拓扑绝缘体，即使在底层的晶格不具有反转对称性，和基于宇称分析的方法是不可行的。
2013-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of the elementary act of electrochemical reactions at the semiconductor--electrolyte solution interface
在非绝热电化学反应基元作用的量子力学理论框架内，采用各向同性球对称带模型，计算了离子在半导体-电解质溶液界面的放电电流。结果表明，我们的结果推广了Dogonadze，Kuznetsov和Chizmadzhev [R.R. Dogonadze，A.M. Kuznetsov和Yu.A.李文，半导体-电解质界面非均相反应的动力学，清华大学学报，2001。菲兹基姆38（1964）1195 - 1202]。计算了异质电荷转移过程中半导体电极的价带和导带的平均态密度。
2014-12-20 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Screening for Two dimensional MX$_2$ semiconductors with possible high room temperature mobility
本文计算了14种组分为MX $_2$的二维半导体材料的电子迁移率，其中M（= Mo，W，Sn，Hf，Zr，Pt）为过渡金属，X为S，Se，Te。用形变势近似处理散射矩阵。长波纵向声学和光学声子散射。压电散射在没有反转对称性的化合物也被考虑在内。在这14种化合物中，我们发现WSe $_2$，PtS $_2$和PtSe $_2$具有高的电子迁移率和有限的带隙，是一种很有前途的化合物。PtSe $_2$中的声子有限迁移率在室温下达到约3000 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$，这是化合物中最高的。局域密度近似下的带隙为1.25 eV。我们的研究结果可以指导实验，以寻找更好的二维材料，为未来的半导体器件。
2015-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Designing and discovering a new family of semiconducting quaternary Heusler compounds based on the 18-electron rule
具有相当大的带隙的金属间化合物因其不寻常的性质而引人注目，但却很少见。在这里，我们提出了一个新的家庭稳定的半导体四元Heusler化合物，设计和发现的高通量\textit{ab initio}计算的基础上的18电子规则。本文报道的99种新半导体采用有序的四元Heusler结构，原型为LiMgSnPd（F $\bar{\mathbf{4}}$ 3 m，No.\，216)并且每个分子式单元含有18个价电子。它们是通过用小的正电性原子填充半赫斯勒结构中的空隙来实现的，即，锂。这些新的稳定的四元Heusler半导体材料具有0.3 ~ 2.5eV的禁带宽度，并表现出一些不同于传统半导体材料的特殊性质，如强光吸收、巨介电屏蔽和高Seebeck系数等，预示着这些半导体材料在光伏和热电材料方面具有潜在的应用前景.虽然这项研究为进一步探索这种新型的半导体四元Heusler开辟了途径，但本文使用的设计策略广泛适用于潜在的广泛的化学物质，以发现新的稳定材料。
2018-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Cluster Generation Under Pulsed Laser Ablation Of Compound Semiconductors
利用红外和可见光脉冲激光对氧化锌和磷化铟这两种二元半导体材料进行了真空脉冲激光烧蚀的对比实验研究，并着重研究了原子团簇的产生。制备了不同化学计量比的中性和阳离子Zn_n O_m和In_n P_m粒子，并用飞行时间质谱对其进行了研究.在ZnO烧蚀过程中，大的阳离子团簇（n> 9）和所有中性团簇主要是化学计量的。与此相反，磷化铟团簇是强烈富铟的，In4P是一个幻数团簇.激光曝光后的羽流组合物的分析表明，一致的蒸发的ZnO和不成比例的损失的磷由照射的InP表面。ZnO烧蚀下的羽状膨胀条件被证明是有利于化学计量的团簇形成。已经观察到在InP烧蚀下磷的延迟蒸发导致非化学计量团簇的产生。
2017-10-23 cond-mat.mtrl-sci
Spin transport and spin conversion in compound semiconductor with non-negligible spin-orbit interaction
在室温下对n-GaAs中自旋泵浦诱导的自旋输运进行了定量研究。GaAs具有不可忽略的自旋轨道相互作用，使得由于GaAs的逆自旋霍尔效应（ISHE）引起的电动势对用铂（Pt）自旋检测器检测到的电动势有贡献。由Pt自旋检测器检测到的电动势具有相反的极性，由于自旋电流流动的相反方向，这表明成功的自旋输运的n-GaAs沟道中的Ni 80 Fe 20/GaAs双层测量。考虑了n-GaAs沟道中ISHE效应的二维自旋扩散模型揭示了室温下n-GaAs（NSi = 4 × 10^16 cm-3）中自旋扩散长度的精确值t_s = 1.09 μ m，约为传统模型估计值的一半。
2015-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Finding unprecedentedly low-thermal-conductivity half-Heusler semiconductors via high-throughput materials modeling
晶格热导率（κω）是化合物许多潜在应用的关键性质。由于高成本和耗时的合成程序，具有非常低或高κω的材料的发现仍然是实验挑战。高通量计算预筛选是一种有价值的方法，显着减少候选化合物的集合。在这篇文章中，我们介绍了可靠地估计大量化合物的体κω的有效方法。这些算法基于机器学习算法、物理见解和自动从头计算的组合。我们在AFLOWLIB.org数据库中扫描了大约79，000个半Heusler条目。在确定的450个机械稳定的有序半导体中，我们发现κω跨越两个数量级以上-比以前认为的范围大得多。对于在等价位置的元素具有大原子半径的化合物，κω最低。然后，我们对材料稳定性进行了彻底的筛选，从而将列表减少到77个系统。然后，我们可以为这个选定的系统范围提供κω的定量估计。提出了三种κω < 5 W /（mK）的半导体材料，供进一步的实验研究。
2014-02-21 cond-mat.mtrl-sci
A comparative study of the structural, elastic, thermophysical, and optoelectronic properties of CaZn$_2$X$_2$ (X = N, P, As) semiconductors via ab-initio approach
本文用密度泛函理论计算了三元半导体CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）的结构、弹性、晶格动力学、热物理和光电性质.所得到的晶格参数与实验值和其他理论结果吻合得很好。这些弹性常数满足机械稳定性准则。此外，许多热物理参数的这些化合物，包括德拜温度，平均声速，熔化温度，热容，晶格热导率等的弹性常数和模量的综合分析表明，CaZn $_2$ X $_2$化合物具有较好的可加工性，相对较高的维氏硬度和相对较低的德拜温度。首次研究了CaZn $_2$ P $_2$和CaZn $_2$ As $_2$的声子色散曲线和声子态密度。从声子色散曲线可以看出，体相CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）化合物是动态稳定的.通过能带结构和电子态能量密度研究了其电子性质。电子能带结构表明，CaZn $_2$ N $_2$和CaZn $_2$ As $_2$具有直接带隙，而化合物CaZn $_2$ P $_2$具有间接带隙.研究了CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）化合物的成键特性。与能量相关的光学参数与电子态的能量密度特征有很好的对应关系。我们对这些半导体材料的反射率、吸收系数、折射率、介电函数、电导率和损耗函数进行了深入的讨论。对CaZn $_2$ X $_2$（X = N，P，As）的光吸收光谱、反射光谱和折射率的研究表明，该化合物有望用于光电子器件…
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Dependence of nonthermal metallization kinetics on bond ionicity of compounds
众所周知，共价键合的材料在电子系统的超快激发下经历非热结构转变，而金属表现出声子硬化。在这里，我们研究离子键如何对电子激发作出反应。密度泛函分子动力学预测，离子晶体可以非热熔化，然而，成电子绝缘状态，与共价材料。我们表明，在非热转变过程中的带隙行为取决于一个键合类型：它是更难崩溃的带隙在更多的离子化合物，这是说明了在Y2O3与NaCl，LiF和KBr的转换。
2020-03-19 cond-mat.mtrl-sci
CrCTe$_3$: Computational design of a robust two-dimensional anti-ferromagnetic semiconductor
使用密度泛函理论计算，我们建立了迄今未知的化合物CrCTe $_3$是一个稳定的反铁磁半导体的R $\bar{3}$晶体结构与间接的基本间隙。本体化合物中的连续层通过范德华力弱结合，因此各个层可以很容易地剥落。单层CrCTe $_3$也是反铁磁半导体。单层在大范围的压缩和拉伸应变下结构稳定，并且反铁磁状态在该应变范围内是稳健的。单层的带隙可以通过在此范围内施加应变来调节多达50%。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Halogens in the synthesis of colloidal semiconductor nanocrystals
在这篇综述中，我们强调了卤代化合物在纳米结构半导体胶体合成中的作用。使用含卤素的金属盐作为前体和使用卤代烃作为配体允许稳定不同的形状和晶相，并且能够形成具有不同维度的胶体系统。我们总结了最近的报道，这些化合物对纳米晶体的物理性质的巨大影响，如场效应迁移率和太阳能电池的性能，并概述了主要的分析方法的表面控制。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Class of Rashba ferroelectrics in hexagonal semiconductors
我们提出了一类Rashba系统的六角半导体化合物，其中的电控制自旋轨道纹理提供了他们的体铁电性。我们的第一性原理计算揭示了一些这样的材料与大Rashba系数。此外，我们表明，应变可以驱动拓扑相变在这样的材料，导致铁电拓扑绝缘状态。我们的发现可以为Rashba效应，铁电性和拓扑现象之间的相互作用开辟道路。
2016-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon-averaged approximation for first-principles computations of electron relaxation times and transport properties in semiconductor materials
我们提出了一个简单而有效的近似的电子-声子散射率适合于高通量筛选候选材料的热电器件，基于电子输运。应用该方法计算了半Heusler化合物的电子输运系数，结果与实验数据相符。通过直接计算的电气和电子部分的热导率，我们发现偏离Wiedemann-Franz定律在这些化合物在高温和低载流子浓度。
2015-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Electric field induced semiconductor-to-metal phase transition in vertical MoTe2 and Mo1-xWxTe2 devices
在过去的几年里，过渡金属二硫属化物（TMD）由于其原子薄的性质而作为各种电子应用的潜在构建块引起了人们的关注。一个令人兴奋的发展是最近成功的“工程”结晶相的TMD化合物在生长过程中，由于他们的多晶型特征。在这里，我们报告了电场诱导的可逆工程相变在垂直2 H-MoTe 2设备，一个重要的实验发现，使这些超薄层状材料的电相位切换。利用扫描隧道显微镜（STM）分析了施加电场后的TMD晶体结构，并利用扫描隧道光谱（STS）绘制了纳米尺度上的超导体-金属相变。此外，通过扫描透射电子显微镜（STEM）直接证实了从2 H半导体到畸变的2 H '金属相的相变。制造基于MoTe 2和Mo 1-xWxTe 2合金的垂直电阻式随机存取存储器（RRAM）单元以展示清晰的可再现的和受控的切换，其中编程电压可通过层厚度来调谐，并且如果与三元材料相比，则对于二元化合物显示出明显不同的趋势。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of stoichiometric vacancies on the structure and properties of the Ga2SeTe2 compound semiconductor
Ga2SeTe2属于具有大的本征空位浓度的材料家族，由于其在包括热电和相变存储器在内的各种应用中的潜力，这些材料正在被积极研究。在这篇文章中，Ga2SeTe2结构的研究通过同步辐射X射线衍射，电子显微镜，和X射线吸收实验。衍射和显微镜测量表明，在Ga 2SeTe 2的空位有序的程度是高度依赖于热退火。据推测，化学计量空位发挥作用，在本地原子扭曲的Ga 2 SeTe 2（基于收集的X射线吸收光谱中的精细结构信号）。空位有序化对Ga2SeTe2材料性能的影响也通过带隙和霍尔效应测量进行了研究，结果表明，Ga2SeTe2的带隙随着空位有序化而红移约0.05 eV，并伴随着载流子迁移率的增加。结果作为一个令人鼓舞的例子，改变材料的性质，通过内在的结构重排，而不是外在的手段，如掺杂。
2015-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Kinetics of Charge Transport in Wide-Band Semiconductors at the Detection of X-Ray Radiation
由于半导体中X射线量子的吸收，电子-空穴对的产生发生在小体积（直径< 0.5 mkm）中。它们的剩余能量由于在晶格的声子上的散射而损失。当施加外部电场时，载流子的空间分布使得晶体电极上的电流脉冲的形式变得复杂。本文给出了半导体中X射线电导率基本动力学模型的逻辑图，该模型采用自由载流子空间分布的时间连续计算和自由载流子在固体中运动的扩散漂移模型。对于理想半导体的情况，例如不包含深陷阱和复合中心的理想半导体，以及对于具有主要的浅陷阱或深陷阱的电子和空穴的晶体的情况，在分析类中获得外部圆中的电流脉冲的基本形式。
2011-01-28 cond-mat.mtrl-sci
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
Nucleation of stoichiometric compounds from liquid: the role of the kinetic factor
虽然成核过程中自由能垒的作用是一个教科书主题，但动力学因素的重要性经常被低估。我们从分子动力学（MD）模拟的纯Ni和B2相的Ni 50 Al 50和Cu 50 Zr 50合金中获得这两个量。自由能垒被认为是较高的Ni，但成核率是低得多的Ni50Al50合金，这是由于有序的性质的B2相。由于Cu50Zr50B2相可以具有甚至更小比例的反位缺陷，因此在MD模拟中从未观察到其成核。
2017-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Single-channel or multi-channel thermal transport? Effect of higher-order anharmonic corrections on the predicted phonon thermal transport properties of semiconductors
通过考虑高阶四声子散射、声子重整化和多通道热输运，研究了8种三元金属间化合物半导体的声子热输运性质.常用的最低阶理论，只考虑三声子散射，没有声子重整化，彻底失败的考虑材料和低估的热导率高达2倍。三种化合物的热导率降低，五种化合物的热导率增加，由于四声子散射和声子硬化对预测的热导率的对比作用的高阶修正的应用。使用高阶理论，在300 K的温度下，BiCsK 2和其他三种化合物（SbCsK 2，SbRbNa 2和SbRbK 2）的最低热导率为0.31 W/m-K，通过颗粒状声子输运通道具有低于0.5 W/m-K的热导率。在所有这些超低热导率化合物中，来自波状相干输运通道的贡献低于0.05W/m-K。高阶理论是正确描述热输运物理的必要条件，而低阶理论则将热输运错误地描述为多通道输运。
2022-02-26 cond-mat.mtrl-sci
Searching for hexagonal analogues of the half-metallic half-Heusler XYZ compounds
XYZ半赫斯勒晶体结构可以方便地被描述为四面体锌双YZ结构，其由轻微离子X物质填充。该描述非常适合于理解半导体8电子化合物如LiAlSi（公式为Li $^+$ [AlSi] $^-$）或半导体18电子化合物如TiCoSb（公式为Ti $^{4+}$ [CoSb] $^{4-}$）的电子结构。其基础是[AlSi] $^-$（具有与Si $_2$相同的电子数）和[CoSb] $^{4-}$（与GaSb相同的电子数）在结构和电子上都是锌掺杂半导体。这种结构类型的半金属铁磁体的电子结构可以被描述为具有填充磁性离子的半导体，这些填充磁性离子具有局部磁矩：例如，22电子MnNiSb可以写作Mn $^{3+}$ [NiSb] $^{3-}$。在18电子化合物中，半导体间隙的趋势-被认为是由强共价引起的-在MnNiSb中被带到一个自旋方向上的间隙趋势。在这里，我们同样提出了系统的检查18电子六角形化合物的半导体间隙，这些将是“填充纤锌矿”类似物的“填充锌”半赫斯勒化合物。然后，这些半导体可以作为可能的新的半金属化合物家族的基础，通过用磁性离子适当取代非磁性离子来获得。这些具有可调载流子浓度的半导体和半金属在磁阻和热电材料的背景下也可能是令人感兴趣的。
2007-10-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Kinetics of heat flux avalanches at the first order transition in La(Fe-Mn-Si)$_{13}$-H$_{1.65}$ compounds
研究了La（Fe-Mn-Si）$_{13}$ -H $_{1.65}$磁热材料中一级相变时的热流雪崩现象。由于相变与引起潜热的相界运动有关，我们建立了一个非平衡热力学模型。通过比较模型与实验测热数据Mn=0.18，我们发现的值的内禀动力学参数$R_L$，表示阻尼的移动边界界面，在不同的磁场。我们的结论是，通过增加领域，从而接近临界点，雪崩的数量增加，其动力学减慢。
2017-09-11 cond-mat.mtrl-sci
Prediction of new Group IV-V-VI monolayer semiconductors based on first principle calculation
二维半导体材料因其新颖的性质而受到人们的广泛关注和研究。本文提出了一种新的二维材料设计思路，即用邻族元素取代原始构型中的一半原子，形成等电子化合物。我们已经成功地将这一想法应用于V族单分子膜，并获得了许多未开发的IV-V-VI族单分子膜化合物：P2 SiS，As 2SiS，As 2GeSe，Sb 2GeSe，Sb 2SnTe和Bi 2SnTe。相对形成能计算、声子谱计算以及有限温度分子动力学模拟证实了它们的稳定性，DFT计算表明它们都是半导体。这一想法拓宽了V族半导体的范围，我们相信它可以扩展到其他类型的2D材料，以获得具有更好光电和电子应用性能的新半导体。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic arrest related to a first-order ferrimagnetic to antiferromagnetic transition in the Heusler compound Mn2PtGa
我们报告的赫斯勒化合物Mn 2 PtGa的磁化研究表明存在的磁性玻璃态。Mn 2 PtGa显示了一阶铁磁（FM）/亚铁磁（FI）反铁磁（AFM）的转变，在几个Heusler合金中观察到的马氏体结构转变。这种一阶FM（FI）到AFM转变的动力学停滞导致观察到的磁性玻璃行为。我们表明，所施加的磁场的强度，这是主要的参数，以诱导磁性玻璃状态，也是负责的过冷FM（FI）相的稳定性在时间上。
2013-04-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ultralow Thermal Conductivity in Full-Heusler Semiconductors
半导体半-和在较小程度上，全-Heusler化合物是有前途的热电材料，由于其引人注目的电子性能与大功率因数。然而，固有的高导热性导致有限的热电效率，迄今为止阻碍了它们在实际应用中的广泛使用。在这里，我们报告的一类迄今未知的稳定的半导体全赫斯勒化合物的计算发现10价电子（$X_2YZ$，$X$ =钙，锶，钡; $Y$ =金和汞; $Z$ =锡，铅，砷，锑，铋）通过高通量$ab-initio$筛选。这些新化合物由于重贵金属的强非谐振动而表现出接近理论最小值的超低晶格热导率$κ_{\text{L}}$，同时保持高功率因数，从而产生优异的声子玻璃电子晶体材料。
2016-04-14 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling the dominant phonon scattering mechanism in thermoelectric compound ZrNiSn
确定缺陷类型和浓度仍然是半导体材料科学的一大挑战。通过使用从头算热导率计算，我们发现，Ni/空位反位，而不是先前声称的Sn/Zr反位，是影响半Heusler化合物ZrNiSn的热输运的主要缺陷。我们的计算正确地预测了热导率与温度和浓度的依赖关系，与已发表的实验结果定量一致。此外，我们发现声子-反位散射率和声子频率的六次方之间的特征比例关系，我们提供了一个解析推导。这些结果表明，结合从头计算的热导率测量可以用来定量评估半导体中的缺陷类型和浓度。
2016-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of superconductivity near the pressure-induced semiconductor-metal transition in BiS2-based compounds LnO(0.5)F(0.5)BiS2 (Ln = La, Ce, Pr, Nd)
在3 ~ 300 K和2.8 GPa的压力范围内对BiS 2基超导体LnO_（0.5）F_（0.5）BiS 2（Ln = Pr，Nd）进行了电阻率测量。在较低压力下，PrO 0.5F 0.5BiS 2和NdO 0.5F 0.5BiS 2表现出超导性，其临界温度Tc分别为3.5和3.9 K。随着压力的增加，这两种化合物在压力Pt下从低Tc超导相转变为高Tc超导相，其中对于PrO 0.5F0.5BiS2和NdO 0.5F0.5BiS2，Tc分别达到7.6和6.4 K的最大值。压力引起的转变的特点是在一个小范围内的压力为0.3 GPa的两种化合物的Tc的快速增加。在正常状态下的PrO0.5F0.5BiS2，过渡压力Pt与半导体行为的抑制饱和的压力相关。在NdO_（0.5）F_（0.5）BiS_2的正常态下，Pt发生了超导-金属的转变。这一行为与最近报道的LnO0.5F0.5BiS2（Ln = La，Ce）化合物的结果相似。我们观察到Pt和两个超导相之间的Tc跳跃的大小都与Ln O_（0.5）F_（0.5）BiS_2（Ln = La，Ce，Pr，Nd）中的镧系元素成比例。
2013-09-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Ternary mixed-anion semiconductors with tunable band gaps from machine-learning and crystal structure prediction
本文报道了一系列三元X $_4$ Y $_2$ Z和X $_5$ Y $_2$ Z $_2$化合物的计算研究，其中X={Mg，Ca，Sr，Ba}，Y={P，As，Sb，Bi}，Z={S，Se，Te}.这些材料的组成是通过机器学习引导的搜索来预测的，而结构是使用最小跳跃晶体结构预测方法来解析的。基于$\textit{ab initio}$计算，我们预测，许多这些化合物是化学稳定的。特别地，X $_4$ Y $_2$ Z化合物中的21种以具有$\textit{I-42d}$对称性的四元结构结晶，并且表现出在0.3和1.8 eV范围内的带隙，非常适合于各种能量应用。我们表明，几种候选化合物（特别是X $_4$ Y $_2$ Te和X $_4$ Sb $_2$ Se）在可见光范围内表现出良好的光吸收，而其他化合物（例如，Ba $_4$ Sb $_2$ Se）由于高功率因数和极低的晶格热导率而显示出优异的热电性能。
2018-12-06 cond-mat.mtrl-sci
