Interlayer RKKY Coupling in Bulk Rashba Semiconductors under Topological Phase Transition
具有本征增强Rashba自旋轨道耦合的体Rashba半导体BiTeX（X=I，Cl和Br）为研究材料中的自旋电子和磁性现象提供了一个新的平台。我们从理论上研究了沉积在体Rashba半导体BiTeI的相对表面上的两个铁磁体在其平凡相和拓扑绝缘体相中的层间交换相互作用。在平凡的阶段BiTeI，我们发现，对于铁磁体的磁化正交的接口，交换耦合是让人想起一个传统的三维金属。值得注意的是，具有平行于界面的磁化强度的铁磁体由于自旋-轨道耦合而显示出与常规三维金属性质不同的磁交换。在这种情况下，层间交换相互作用获得两个周期的振荡和衰减作为的BiTeI层的厚度的倒数。对于拓扑BiTeI，磁交换相互作用成为介导的螺旋表面状态和行为之间的一维自旋链在边缘的样品。表面状态介导的层间交换相互作用允许与非共线磁化的铁磁体的耦合，并显示出不同于平凡的BiTeI的衰减功率，允许在这种材料中的拓扑相变的检测。我们的工作为这些新发现的材料的磁特性及其可能的功能化提供了见解。
2019-07-05 cond-mat.mes-hall
Below-bandgap excitation of bulk semiconductors by twisted light
我从理论上研究散装半导体的激发下的扭曲光的能带隙的响应。为此，我修改了一个著名的模型，光半导体相互作用占光的动量守恒。我表明，激发态可以被认为是一个轻微的扰动激子状态进行复杂的质心运动的叠加。此外，吸收将发生在稍微偏移的能量（与平面波相比）处，并且将在极化和电流中表现出复杂的空间图案。
2013-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effective Hamiltonian for electron waves in artificial graphene: A first principles derivation
本文提出了一种第一性原理有效介质理论来研究电子波在具有零带隙的半导体异质结构中的传播。我们的理论证实了在K点附近，由具有蜂窝对称性的外部静电势调制的二维电子气的动力学由与石墨烯单层相同的赝旋量形式和狄拉克无质量方程描述。此外，我们强调，即使其他超晶格的基础上的半导体与zincblende型结构可以有一个零带隙和线性的能量-动量色散，相应的有效介质哈密顿量是相当不同的石墨烯，并可以基于一个单一的组件波函数。
2014-10-13 cond-mat.mes-hall
Minority-carrier dynamics in semiconductors probed by two-photon microscopy
双光子时间分辨光致发光最近已被应用于各种半导体器件，以确定载流子寿命和表面复合速度。到目前为止，理论建模活动主要限于该技术的常用单光子对应物。在这里，我们提供了一个3D扩散方程，描述在低注入制度的双光子显微镜的解析解。我们专注于一个系统与一个单一的掩埋界面增强复合，并分析如何运输，散装和表面重组影响光致发光衰减。我们发现，在短时间内，大量的测量主要由扩散和大量的重组在很长的时间。当光点距离探测界面小于扩散长度时，表面复合会改变体信号。此外，分辨率随着光斑尺寸的减小而增加，然而这使得信号对扩散更敏感。
2016-06-13 cond-mat.mes-hall
Limited accuracy of conduction band effective mass equations for semiconductor quantum dots
有效质量方程是半导体结构中载流子态的最简单模型，它将固态系统的复杂性降低到类似薛定谔或保利方程，类似于量子力学教科书中的那些众所周知的方程。本文从八带kp理论出发，系统地推导了自组装半导体量子点在磁场中的导带有效质量方程。推导使我们能够分类的各种形式的有效质量方程的近似层次。我们评估的准确性的近似计算选定的光谱和自旋相关的特性。我们指出了保留非对角项的价带哈密顿量的重要性，并认为，有效质量理论不能达到令人满意的准确性没有自洽包括非抛物性校正和重整化的kp参数。定量比较与8带kp的结果支持的现象Roth-Lax-Zwerdling公式的g-因子的纳米结构。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall
Surface-sensitive NMR in optically pumped semiconductors
我们提出了一个方案的表面敏感的核磁共振在光泵半导体，其中的NMR信号从一个散装化合物半导体的表面的一部分被检测除了散装信号。它利用具有长自旋晶格弛豫时间的光学取向的核作为待检测的第二（目标）核的偏振库。它为核自旋极化器[IEEE Trans. Appl. Supercond. 14，1635（2004）]，其是在光泵浦半导体的表面处的极化储存器，其极化通过纳米结构化界面接触的靶材料中的核自旋。
2008-06-12 cond-mat.mes-hall
Beyond Point-like Defects in Bulk Semiconductors: Junction Spectroscopy Techniques for Perovskite Solar Cells and 2D Materials
Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）
本文综述了结光谱技术在钙钛矿太阳能电池和二维材料中的应用，探讨其原理、能力和局限性，推动新一代半导体材料发展。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical and optical conductivities of hole gas in $p$-doped bulk III-V semiconductors
我们研究了由Luttinger哈密顿量描述的$p$掺杂的体III-V族半导体中空穴气的电导率和电导率。我们提供了德鲁德电导率的精确解析表达式，反弛豫时间为各种杂质的潜力，德鲁德重量和光学电导率的Luttinger参数$γ_1 $和$γ_2$。由于重、轻空穴态的螺旋度守恒，后向散射被完全抑制。我们发现，对于库仑型和高斯型杂质势，重空穴的弛豫时间的倒数远小于轻空穴的弛豫时间的倒数，而对于短程杂质势，轻空穴的弛豫时间的倒数则小于重空穴的弛豫时间的倒数。Drude电导率随空穴密度的增加呈非线性增加。在超导费米极限下，得到了电导率与密度关系的指数。即使存在自旋-轨道耦合，Drude重量也随密度线性变化。有限频率电导率为$\sqrtω$，其振幅强烈依赖于Luttinger参数。可以从光学电导率测量中提取Luttinger参数。
2016-09-13 cond-mat.mes-hall
Topological quantization of the spin Hall effect in two-dimensional paramagnetic semiconductors
我们提出了二维顺磁半导体模型，其中固有的自旋霍尔效应是完全量子化的拓扑电荷的整数单位。该模型描述了一个拓扑绝缘体的体积，和一个“全息金属”的边缘，其中扩展的边缘状态的数量跨越费米能级是由（正好等于）的体积拓扑电荷。我们还证明了自旋霍尔效应明确的绝热磁通插入所造成的自旋积累。
2006-08-31 cond-mat.mes-hall
Semiconductor-to-Metal Transition in the Bulk of WSe2 upon Potassium Intercalation
我们提出了电子能量损失光谱测量钾（K）插入二硒化钨（WSe 2）。原始的WSe 2膜暴露于钾后，我们观察到约0.97 eV的载流子等离子体激元激发，这表明半导体到金属的过渡。我们的数据信号形成一个特定的掺杂K-WSe 2相。Kramers-Kronig分析（KKA）允许确定介电函数并估计约K0.6WSe 2的组成。动量相关的测量揭示了大量的等离子体分散到更高的能量。
2017-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hydrodynamics, viscous electron fluid, and Wiedeman-Franz law in 2D semiconductors
从理论上考虑在2D半导体的流体动力学和弹道制度之间的过渡，我们表明，电子在高迁移率的2D GaAs是迄今为止最好的系统，直接观察集体流体动力学效应，即使在体输运特性独立于复杂的传输功能，在狭窄的收缩和小系统，其中Gurzhi现象通常是实验研究。我们预测了一个强大的流体动力学诱导的一般违反的Wiedeman-Franz定律在体2D GaAs系统的迁移率作为温和的$10^6 \mathrm{cm}^2/Vs$和密度$1$ - $5\times10^{11} \mathrm{cm}^{-2}$在温度范围内的$T=1$ - $40K$。
2022-07-16 cond-mat.mes-hall
Weyl points and exceptional rings with polaritons in bulk semiconductors
外尔点是三维色散关系中最简单的拓扑保护退化。外尔半金属在光子晶体中的实现使得这些奇异性及其后果可以用电磁波来探索。然而，在这样的系统中实现非线性是困难的。一种有希望的方法是使用光子和激子的强耦合，因为产生的极化激元通过它们的激子分量相互作用。然而，拓扑极化激元只在二维空间中实现。在这里，我们预测的三维极化激元的色散关系，在一个块体半导体与外加磁场，包含外尔点和外尔线节点。我们表明，吸收转换这些外尔点外尔特殊环。我们的结论是，散装半导体是一个很有前途的系统，在其中调查拓扑光子学在三维空间，和耗散，增益和非线性的影响。
2020-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mid-IR-laser microscopy as a tool for defect investigation in bulk semiconductors
本文介绍的非破坏性光学技术是研究半导体缺陷的一种有效的新工具。这种技术的基本仪器-中红外激光显微镜-对自由载流子的积累敏感，使得能够研究体半导体中的电活性缺陷或杂质的积累和半导体结构中的掺杂域。该显微镜的光束诱导散射模式旨在研究复合活性缺陷，但与EBIC不同的是，它既不需要肖特基势垒或pn结，也不需要特殊的样品制备
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Spin-3/2 physics of semiconductor hole nanowires: Valence-band mixing and tunable interplay between bulk-material and orbital bound-state spin splittings
本文对空穴量子线的电子光谱和塞曼分裂进行了详细的理论研究。自旋3/2字符的最高体价带态的子带边g因子在不同的子带之间的强烈变化的结果。我们阐明了量子限制和重空穴光空穴混合之间的相互作用，并确定了一定的鲁棒性所显示的低洼孔线子带边缘相对于线势的形状或强度的变化。能够在例如，传输或光学实验使得能够研究具有非标准自旋极化的空穴状态，这在自旋1/2系统中不存在。改变矩形截面的孔线的纵横比，结果强烈影响子带边缘的g因子，提供了一个机会，在自旋电子学中的可能应用的通用的原位调谐的空穴自旋属性。立方晶体对称性的相对重要性进行了讨论，以及自旋分裂远离区中心的子带边缘。
2008-12-04 cond-mat.mes-hall
Disorder Suppression in Topological Semiconductor-Superconductor Junctions
University of Maryland（马里兰大学）；Joint Quantum Institute（联合量子研究所）
在一个近似的大块超导体中的无序可以散射一个假定的拓扑超导体中的准粒子，并最终破坏拓扑超导态。本文用散射方法和随机矩阵计算方法估计了拓扑约瑟夫森结中无序散射时间。我们发现，从超导体的体的无序散射率，即使在强耦合的限制，抑制在半导体和超导体之间的费米动量的比例。这种无序散射的抑制伴随着在这种半导体/超导体界面处的近乎完美的Andreev反射，这可以用作这种干净的邻近效应的签名。我们还发现，这些结果可以理解的散射的半经典估计。我们讨论在其他系统中的限制，如半导体纳米线的无序散射抑制根据类似的经典估计。
2022-07-11 cond-mat.mes-hall
From kinetic to collective behavior in thermal transport on semiconductors and semiconductor nanostructures
我们提出了一个模型，深入到正常散射的半导体块体，微米和纳米尺度样品的热导率的作用。热导率作为温度的函数经历从动力学到集体制度的平滑过渡，这取决于正常散射事件的重要性。我们证明，在这个过渡，关键点，以适应实验数据是改变的方式来执行的平均散射率。我们将该模型应用于不同同位素组成的体硅，获得准确的拟合。在此基础上，我们仅引入有效尺寸作为附加参数，计算了硅薄膜和纳米线的热导率。该模型通过单个表达式提供了对热导率行为的更好预测，适用于所有温度和30 nm以上的尺寸。该模型避免了限制效应或量子效应的引入，使得在纳米系统的热导率研究中建立经典理论的极限。
2014-02-14 cond-mat.mes-hall
Theoretical study of interacting hole gas in p-doped bulk III-V semiconductors
研究了掺$p$的体III-V半导体中均匀相互作用空穴气。价带的结构由Luttinger的哈密顿量在球近似下建模，产生重空穴和轻空穴色散分支，并通过自洽的Hartree-Fock处理考虑库仑排斥。作为该模型的一个重要特征，Hartree-Fock方程的自洽解几乎可以用纯解析的方式找到，而其他类型的有效自旋-轨道耦合项则不然。特别是，库仑相互作用重整化的费米波数的重和轻的空穴。结果表明，自洽Hartree-Fock方法得到的基态能量与最低阶微扰理论得到的结果不一致。我们讨论了铁磁半导体的观测结果，以及在体$p$ -杂质半导体中可能观测到的自旋霍尔效应。最后，我们还研究了这类系统的介电函数的基本性质。
2006-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Characterization of helical states in semiconductor quantum wells using quantum information quantities
在自旋量子霍尔效应实验中，半导体量子阱中单电子体态和边缘态的信息含量是由被拓扑保护的边缘态决定的.为了研究这些态的信息含量，我们首先计算实际的二维单电子态，首先求解八带$\mathbf{k}\cdot\mathbf{p}$哈密顿量以获得体态，然后求解四带有效哈密顿量以获得边缘态。作为定义量子阱的不同参数的函数，分析了类信息量的行为。结果表明，螺旋边缘状态可以挑选出使用不同的量，这些状态的丰富的现象学特征。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall
Photo-induced Non-collinear Interlayer RKKY Coupling in Bulk Rashba Semiconductors
本文研究了磁性多层膜中由体 Rashba 半导体 BiTeI 介导的层间交换耦合的光驱动效应，发现光照不仅增强了共线耦合的振荡周期与衰减幂律，还独特地诱导了非共线磁性交换耦合，为通过光属性调控自旋轨道耦合系统的磁性现象提供了新平台。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall
Control of surface induced phase separation in immiscible semiconductor alloy core-shell nanowires
半导体纳米线已被证明表现出新颖的光电性能，相对于由相同材料制成的块状试样。然而，如果半导体合金在其相图中具有可熔性间隙，则在平衡时它将相分离，导致上述性能的劣化。防止这种分离的一种方法是在低温下生长材料，从而抑制动力学。这种生长通常需要随后进行高温退火，以去除系统中不期望的生长诱导缺陷。在这项研究中，我们提出了一种方法来控制相分离的核壳纳米线在高温退火过程中通过剪裁几何形状和应变。使用相场模型，我们确定，在纳米线的相分离开始在自由表面和传播到散装。我们发现，包括一个薄壳周围的核心延迟相分离，而厚壳抑制分离几乎完全。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall
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
Theoretical backgrounds of nonlinear THz spectroscopy of semiconductor superlattices
我们考虑在探测和泵浦场的相称频率的最一般情况下，在双色电场作用下，半导体超晶格的单个微带中的太赫兹吸收和增益。利用玻尔兹曼输运方程的精确解，我们表明，在小信号限制的吸收公式总是包含两个不同的条款有关的参数和非相干相互作用的微带电子与交变泵场。这为在不切换到负微分电导状态的情况下控制THz增益提供了理论背景。出于教学的原因，我们详细介绍了公式的推导。
2008-11-10 cond-mat.mes-hall
Surface Conductivity in Antiferromagnetic Semiconductor CrSb$_2$
体电阻和表面电阻沿晶体学\textit{b} -和\textit{c} -轴作为晶体厚度的函数的贡献，给出了反铁磁窄隙半导体CrSb $_{2}$中的温度无关的表面态的证据。ARPES在$Γ$ - $Z$方向上显示出明显的类电子口袋，这在体能带结构中是不存在的。第一性原理计算也证实了体隙内金属表面态的存在。而结合实验探针点增强表面导电类似于拓扑绝缘体，表面状态是微不足道的，因为CrSb $_2$没有表现出带反转。
2020-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical beam-induced scattering mode of mid-IR laser microscopy: a method for defect investigation in near-surface and near-interface regions of bulk semiconductors
本文提出了一种新的中红外激光光束诱导散射技术，它是近年来发展起来的中红外激光扫描显微术的一种特殊模式。该技术在其目前的形式是专为调查大规模的复合活性缺陷在近表面和近界面区域的半导体晶片。然而，它可以很容易地修改为晶体中的缺陷调查。在许多方面类似于EBIC，本技术具有一些无可争议的优势，这使得其应用于非破坏性的实验室调查和质量监测的行业。
2011-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Long range scattering effects on spin Hall current in $p$-type bulk semiconductors
采用非平衡格林函数方法，在自洽玻恩近似下研究了$p$型体半导体中空穴-杂质长程散射对自旋霍尔电流的影响.我们发现，相反的自旋霍尔电流的短程散射的零效应，长程碰撞不产生非零贡献的自旋霍尔电流，这是独立的杂质浓度的扩散制度，只涉及到附近的费米表面的空穴状态。这种贡献的符号与先前预测的与无序无关的自旋霍尔电流的符号相反，导致总自旋霍尔电流随着空穴密度的变化而发生符号变化。此外，我们还明确了与无序无关的自旋霍尔效应是由直流电场直接诱导的带间极化的结果，费米海中的所有空穴态都有贡献。
2006-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dresselhaus spin-orbit coupling in [111]-oriented semiconductor nanowires
体反转不对称性对总自旋轨道耦合的贡献通常被忽略，对于在一般[111]方向上生长的III-V族纳米线。我们已经解决了完整的圆形纳米线占体反转不对称性通过精确的数值对角化的哈密顿量。存在三种不同的角动量态对称类，这反映了晶格关于[111]轴的三重旋转对称性。一组特定的角动量态包含通过Dresselhaus哈密顿量强耦合的简并模式，这导致随着动量增加而显着的能量分裂。因此，在一定条件下，Dresselhaus自旋轨道耦合是相关的[111] InAs和[111] InSb纳米线。我们证明动量依赖的能量分裂和Dresselhaus自旋轨道耦合的色散关系的影响。鉴于可能的自旋电子学应用依赖于体反转不对称性，我们计算的自旋期望值和自旋织构的费米能量的函数。最后，我们研究了轴向磁场对能谱和自旋极化的影响。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall
Direct current generation due to harmonic mixing: From bulk semiconductors to semiconductor superlattices
讨论了在交流电场及其相移n次谐波作用下，半导体超晶格中直流电流和直流电压（停止偏压）的产生效应。在低场极限，我们发现一个简单的依赖于直流电压的强度，频率和相对相位的混合谐波的任意偶数值的n。我们表明，产生的直流电压有一个最大值时，交流场的频率是在超晶格中的电子的散射常数的顺序。这意味着，对于典型的半导体超晶格在室温下在太赫兹频域中工作的效果是真正可观察的。我们还比较了最近一篇描述在交流场及其二次谐波（n=2）作用下半导体超晶格中定向电流产生效应的论文[K.Seeger，Appl.Phys.Lett. 76（2000）82]与我们早期描述相同效果的发现[K.Alekseev et al.，欧罗巴Lett. 47（1999）595; cond-mat/9903092 ]。对于交流场与其n次谐波（n>=4）的混合，我们发现，除了直流电流的相移控制之外，还有频率控制。在n=2的情况下，不存在这种直流电流方向的频率控制。发现的效果是，直流电流抑制和直流电流反转存在一些特定的值的交流磁场频率。对于典型的半导体超晶格这样一个有趣的行为的直流电流应该也可以观察到在太赫兹域。最后，我们简要回顾了半导体和半导体微结构中谐波混合时产生直流电流问题的历史。
2000-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Valley Pumping via Edge States and the Nonlocal Valley Hall Effect in Two-Dimensional Semiconductors
最近的实验研究了双层石墨烯中非局域输运的温度和栅极电压依赖性，确定了被认为与二维半导体的体本征谷霍尔效应相关的特征。在这里，我们使用简单的微观紧束缚带模型和唯象体输运方程，强调非局部电压信号的样品边缘的影响。我们发现，非局部谷霍尔响应是敏感的电子结构的细节在样品的边缘，它是增强时，局部纵向电导率是较大的样品边缘附近比在散装。我们讨论了最近的实验中，根据这些发现，并讨论了密切的类比之间的电子抽运谷附近的二维样品边缘的谷霍尔效应，和批量抽运谷之间由于手性异常在三维拓扑半金属。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optically Detected Magnetophonon Resonances in Polar Semiconductors
在N= 1，2，3.的$ω_{c}=ω_{LO}/N$中发现了磁声子共振。极化子回旋共振（CR）线宽和体极性半导体的有效质量。利用记忆函数技术计算了全极化子磁光吸收谱，得到了CR质量和谱线宽度。在低温下，共振峰的振幅在线宽上的变化符合指数规律。
1999-08-26 cond-mat.mes-hall
Effective conduction-band model for zincblende III-V semiconductors in the presence of strain: tuning the properties of bulk crystals and nanostructures
本研究推导了一个紧凑的有效哈密顿量，描述应变下闪锌矿III-V半导体导带，通过折叠降阶八带k·p模型获得参数解析式，为器件设计提供可靠预测工具。
2025-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic control of the proximity effect in the bulk of semiconductor-superconductor hybrids
本研究通过非局域光谱法在InSb/Al/Pt混合体中证实电场可调控半导体与超导体的耦合强度，从而控制体相诱导能隙及临界磁场，并探讨了交叉区域现象与拓扑相变的关系。
2022-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ultrafast spin dynamics in II-VI diluted magnetic semiconductors with spin-orbit interaction
本文从理论上研究了存在自旋轨道相互作用的II-VI族稀磁半导体的超快自旋动力学。我们的目标是探索在体和量子阱系统中交换$sd$耦合和自旋轨道相互作用之间的相互作用或竞争。对于散装材料，我们集中在锌$_{1-x}$锰$_x$硒，并考虑到Dresselhaus相互作用，而对于量子阱，我们研究汞$_{1-x-y}$锰$_x$镉$_y$碲系统具有较强的Rashba耦合。我们的计算是用最近发展起来的一种形式化方法进行的，该方法结合了源自交换$sd$耦合的平均场论之外的电子相关。对于散装和准二维系统，我们发现，通过改变系统的参数在现实的范围内，这两个相互作用可以选择发挥主导作用，或在平等的基础上相互竞争。在这两种类型的系统中，自旋-轨道相互作用最显著的影响是出现强烈的振荡，其中交换$sd$耦合本身仅引起平均电子自旋分量的指数衰减。平均场近似也进行了研究，它是解析解释为什么它显示出强大的抑制自旋轨道诱导的自旋分量平行于Mn磁场的退相。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall
Modified valence force field approach for phonon dispersion: from zinc-blende bulk to nanowires
正确估计超尺度CMOS和热电半导体器件的热特性需要在这样的结构中进行精确的声子建模。本文详细介绍了用改进的价力场方法计算锌半导体中声子色散的方法。在引入适当的边界条件后，将模型从体材料扩展到纳米线材料。声子计算的计算需求随着导线横截面尺寸的增加而迅速增加。结果表明，纳米线的声子谱与体分散体有很大的不同。这表现在这些导线中不同的物理和热特性的形式上。我们相信，这种模型和方法将证明有利于在下一代超尺度半导体器件的晶格动力学的理解。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Effective Pseudopotentials for Semiconductors
推导了密度泛函理论中屏蔽自洽有效势与原子有效赝势之间的解析关系。获得AEP的动机是解决具有数千至数十万个原子的结构，如大多数纳米结构中所给出的。AEP的使用允许绕过自洽过程并解决频谱的某个区域周围的本征态（例如，带隙附近）。散装AEP建设需要两个简单的DFT计算轻微变形的细长细胞。随后的AEP给出了一个很好的倒易空间网格，包括小的倒易矢量分量，是免费的参数，并涉及任何拟合过程。我们进一步展示了如何连接不同块体材料的AEP，这是获得准确的带偏移所必需的。我们推导出共20个AEP的III-V，II-VI和IV族半导体和证明其准确性和可转移性的DFT计算的应变体结构，量子阱的厚度不同，半导体合金。
2012-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomically thin MoS2: A new direct-gap semiconductor
本文研究了N = 1，2，...用光谱法研究了6种S-Mo-S单分子膜。通过吸收、光致发光和光电导光谱的表征，我们追踪了量子限制对材料电子结构的影响。随着厚度的减小，间接带隙，这是低于直接间隙的散装材料，向上移动的能量超过0.6 eV。这导致在单个单层的限制下交叉到直接带隙材料。与块状材料不同，MoS 2单层强烈发光。的独立的单层表现出的发光量子效率的增加超过1000倍的散装材料相比。
2010-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Direct observation of spin-polarised bulk bands in an inversion-symmetric semiconductor
在非磁性固体中产生自旋极化电子态的方法是非常需要的，以实现新量子器件的电子自旋的全电操纵。这通常被认为需要打破全球结构反转对称性。与此相反，在这里，我们提出了直接的证据，从自旋和角度分辨的光电子能谱的强自旋极化体状态的中心对称的过渡金属dichalcogenide WSe $_2$。我们展示了这是如何产生的，由于缺乏反转对称性的散装晶体的组成结构单元的电子状态被本地化，导致巨大的自旋分裂高达$\sim\!0.5$ eV，与自旋纹理，强烈调制在真实和动量空间。以及提供第一个实验证据最近预测的“隐藏”自旋极化反转对称材料，我们的研究揭示了一个假定的自旋谷耦合过渡金属dichalcogenides，使用这些化合物在拟议的valleytronic设备的关键重要性。
2014-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topologically trivial zero bias conductance peak in semiconductor Majorana wires from boundary effects
我们发现，由于异质结两端的抑制对势和/或过量塞曼场，在超导体-超导体混合纳米线中产生了拓扑平凡的零偏压电导峰（高度为4e^2/h），这两种情况都可以在实验中发生。零偏置峰（ZBP）（a）出现在阈值平行体塞曼场之上，（b）在分裂之前对于体场的范围是稳定的，（c）随着体塞曼场的旋转而消失，以及（d）对弱无序波动是鲁棒的。来自纳米线末端的ZBP也被期望产生与来自马约拉纳费米子的那些类似的外加场的分裂振荡。我们发现，区分这些平凡的ZBP（高度为4e^2/h）和马约拉纳费米子产生的ZBP（高度为2e^2/h）的唯一明确方法是比较（零温度）峰高和/或通过干涉实验。
2013-07-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Large bulk photovoltaic effect and second-harmonic generation in few-layer pentagonal semiconductors PdS$_2$ and PdSe$_2$
最近，合成了具有罕见的五边形Se-Pd-Se单层的原子级薄的PdSe $_2$半导体，并且还发现其具有优异的性质，例如空气稳定性和高载流子迁移率，从而为二维（2D）半导体物理的探索和在先进的光电子和非线性光子器件中的应用提供了新的二维材料家族。本文采用第一性原理密度泛函理论，采用广义梯度近似加剪刀修正的方法，系统地研究了非中心对称双层（BL）和四层（FL）PdS $_2$和PdSe $_2$的非线性光学（NLO）响应（即体光伏效应（BPVE）、二次谐波产生（SHG）和线性电光（LEO）效应）.首先，移位电流电导率为130 $μ$ A/V $^2$的量级，与已知的BPVE材料相比非常高。类似地，它们的注入电流灵敏度在100 $\times$ 10 $^8$ A/V $^2$ s的数量级，同样是大的。其次，这些材料的SHG系数（$χ^{(2)}$）也很大，比最著名的少层6 B族过渡金属二硫属化物的SHG系数高一个数量级。例如，$χ^{(2)}$的最大幅度对于BL PdSe $_2$在1.9 eV处可以达到1.4 $\times$ 10 $^3$ pm/V，并且对于BL PdS $_2$在3.1 eV处可以达到1.2 $\times$ 10 $^3$ pm/V。第三，我们发现这些结构在低光子能量下具有显著的LEO系数。所有这些都表明，二维PdX $_2$半导体将有很好的非线性光学应用前景…
2021-06-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electroluminescence from indirect band gap semiconductor ReS$_2$
最近有人声称过渡金属二硫属化物（TMD）ReS $_2$的块状晶体是直接带隙半导体，这将使该材料在所有TMD中成为用于实现高效光电器件的理想候选者。然而，情况还不清楚，因为最近已经检测到这种材料的光致发光光谱中的间接跃迁，其能量小于假定的直接能隙。为了解决这个问题，我们利用离子液体门控场效应晶体管（FET）的属性，调查散装ReS $_2$的间隙结构。使用这些设备，其高品质是由1，100 cm $^2$ /Vs在4K的创纪录的高电子FET迁移率证明，我们可以诱导空穴传输在材料的表面，并定量确定存在于材料中的最小带隙，而不管其直接或间接的性质。的带隙的值被发现是1.41 eV，小于1.5 eV的直接光学跃迁，但在良好的协议与间接光学跃迁的能量，提供了一个独立的确认散装ReS $_2$是一个间接带隙半导体。然而，与更普遍研究的半导体TMD的情况相反（例如，MoS $_2$、WS $_2$等）在它们体形式中，我们还发现在体晶体上制造的ReS $_2$ FET在双极注入状态下驱动时确实表现出电致发光，这可能是因为直接和间接带隙之间的差仅为100 meV。我们的结论是，ReS $_2$确实值得更深入的调查有关可能的光电应用。
2016-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional Multiferroic Semiconductor WOI3: Unconventional Anisotropic d^1 Rule and Bulk Photovoltaic Effect
本研究发现一维反铁磁半导体WOI3可经应变诱导发生铁电相变，揭示其非常规各向异性d^1相变机制，预测了应变调控的自旋与极化演化，并指出体光伏效应可用于探测其铁电与磁序的相互作用。
2024-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculations of charge carrier mobility and conductivity in bulk semiconductors and two-dimensional materials
半导体的基本性质之一是它们在存在电场或载流子浓度梯度的情况下支持高度可调谐的电流的能力。这些性质通过传输系数如电子和空穴迁移率来描述。最近，在实际材料的电子结构方法的进步，使人们有可能研究这些性质的预测精度和不诉诸经验参数。本文综述了半导体载流子迁移率从头计算的最新进展。在第一部分中，我们提供了一个简短的历史概述的方法来计算载流子迁移率，我们建立了现代从头算方法的概念框架。我们总结了载流子输运的玻尔兹曼理论，并讨论了它的适用范围，优点和局限性，在更广泛的背景下，多体格林函数的方法。我们讨论了最近实现的玻尔兹曼形式主义的背景下，密度泛函理论和多体微扰理论计算，重点放在关键的计算挑战和建议的解决方案。在第二部分中，我们讨论了经典材料，如硅，金刚石，GaAs，GAN，Ga2O3和卤化铅钙钛矿以及低维半导体，如石墨烯，硅烯，磷烯，MoS2和InSe的最新研究。我们还回顾了最近的努力，对高通量计算的载体运输。在最后一部分中，我们讨论了扩展的方法来研究自旋电子学和拓扑材料，我们评论的可能性，将贝里相位效应和多体关联超出标准玻尔兹曼形式主义。
2019-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nonequilibrium Green's function theory of coherent excitonic effects in the photocurrent response of semiconductor nanostructures
理论上描述了激子对半导体纳米结构中吸收和光电流产生的贡献，并使用稳态非平衡格林函数理论进行了数值模拟。在第一种方法中，包括库仑校正的相干带间极化从Bethe-Salpeter型方程确定的等时间带间单粒子载流子格林函数。通过导出相应的电子-光子自能修正，在相同的近似水平上考虑了激子吸收对光电流产生的影响。
2012-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Revealing the Microscopic Mechanism of Displacive Excitation of Coherent Phonons in a Bulk Rashba Semiconductor
本文利用时间分辨泵浦-探测光谱学在Rashba半导体BiTeI中研究相干声子位移机制，发现晶格模式主要由有效电子温度升高驱动，且在带内激发区间不受载流子密度增加带来的额外散射耗散影响。
2024-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Third harmonic generation on exciton-polaritons in bulk semiconductors subject to a magnetic field
本文报道了在外加磁场作用下，锌掺杂半导体GaAs、CdTe和ZnSe中激子-极化激元共振的光学三次谐波（THG）的实验和理论研究，这是迄今为止尚未探索的课题。在这些晶体中，在电偶极近似下允许晶体THG，因此预期没有强磁场诱导的THG变化。因此，令人惊讶的是，我们在高达10 T的磁场中观察到GaAs中$1s$激子极化激元的THG强度急剧增强了50倍。相反，相应的增强是适度的CdTe和几乎可以忽略的ZnSe。为了解释这种强烈的变化，我们发展了一个微观理论，占激子-极化激元的光学谐波产生和分析的三倍频机制引起的磁场。计算结果表明，激子振子强度的增强是由磁场的增强所决定的，在所研究的磁场强度范围内，激子振子强度的增强对GaAs特别明显. CdTe和ZnSe的三次谐波强度的弱得多的增加是由相当大的激子结合能解释的，从而导致磁场对它们的振子强度的较弱的修改。
2018-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin splitting in 2D monochalcogenide semiconductors
我们报告从头计算的自旋分裂的最高价带（UVB）和最低导带（LCB）在散装和原子薄的GaAs，GaSe，GaTe，和InSe。这些层状单硫族化物出现在四个主要的多型体取决于堆叠顺序，除了单斜GaTe。体和少层$ε$型和$γ$型以及奇数$β$型GaAs、GaSe和InSe晶体是非中心对称的。在布里渊区中的$Γ$点附近的UVB和LCB的自旋分裂是有限的，但仍小于诸如GaAs的锌掺杂半导体中的自旋分裂。另一方面，由于空间反转对称性的限制，在中心对称的体和偶数层$β$型GaS，GaSe和InSe中自旋分裂为零。相比之下，GaTe表现出零自旋分裂，因为它是中心对称的单层。在这些单硫族化合物半导体中，非简并导带和价带与相邻带的分离导致Elliot-Yafet自旋弛豫机制被抑制。因此，在这些系统中的电子和空穴自旋弛豫时间为零或最小的自旋分裂预计将超过GaAs中的D 'yakonov-Perel'自旋弛豫机制时，也被抑制。
2015-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Ab initio calculation of intrinsic spin Hall effect in semiconductors
相对论能带理论计算结果表明，典型半导体Ge、GaAs和AlAs的本征自旋霍尔电导率都是大的$[\sim 100 (\hbar/e)(Ωcm)^{-1}]$，表明自旋霍尔效应可能存在于四带Luttinger哈密顿量之外.计算的轨道角动量（轨道）霍尔电导率是一个数量级较小，表明没有取消之间的自旋和轨道霍尔效应在体半导体。此外，还发现自旋霍尔效应可以被应变强烈地操纵，并且半导体中的$ac$自旋霍尔电导率在纯半导体和杂质半导体中都很大。
2005-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A generic tight-binding model for monolayer, bilayer and bulk MoS2
二硫化钼（MoS 2）是一种层状半导体材料，近年来作为一种新兴的电子器件材料而变得非常重要。作为本征半导体，二维MoS 2作为场效应晶体管中的沟道材料具有主要优点。在本工作中，我们确定了高精度的屏蔽杂化泛函的密度泛函理论（DFT）中的电子结构的二硫化钼，包括自旋轨道耦合。使用DFT电子结构作为目标，我们已经开发了一个单一的通用紧束缚（TB）模型，准确地产生三种不同形式的二硫化钼的电子结构-散装，双层和单层。我们的TB模型是基于Slater-Koster方法，具有非正交sp3 d5轨道，最近邻相互作用和自旋轨道耦合。TB模型对于基于MoS 2的电子器件中的量子输运的原子建模是有用的。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupling an electron spin in a semiconductor quantum dot to an optical nano-cavity
我们提出了一个方案，有效地耦合一个单一的量子点电子自旋的光学纳米腔，这使我们能够同时受益于腔作为一个有效的光子接口，以及执行高保真度（近100%）自旋初始化和操纵体半导体实现。此外，腔的存在加速自旋初始化过程超过GHz。
2013-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Where Does Surface $χ^{(2)}$ Come From? A Systematic Derivation of Nonlinear Surface Susceptibilities from Bulk Nonlocal Response
将分布框架扩展到非线性情况，聚焦二次谐波产生的二阶响应。通过空间矩展开和分布薄层极限，表明非线性界面响应主要归结为两个标量，推导广义非线性麦克斯韦边界条件并举例说明。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
