Doping front instabilities in organic semiconductors: a means for optimizing optoelectronic devices
最近，证明了有机半导体中的电化学掺杂前沿表现出从多维扰动增长的新的基本不稳定性[Phys.Rev.Lett. 107，016103（2011）]。在不稳定性的发展，线性增长的微小扰动进入一个非线性阶段的强烈扭曲的掺杂前沿。在这里，我们开发的掺杂前沿不稳定性的非线性理论和预测的关键参数的扭曲的掺杂前沿，如它的速度，与实验数据密切一致。我们表明，不稳定性使电化学掺杂过程相当快。我们得到的自相似性质的前端形状对应的最大传播速度，这使得在实验中的掺杂过程的控制范围很广。该理论为优化有机光电子器件的性能提供了指导。
2012-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in a Semiconductor with Mobile Carriers via Low-Level Nonmagnetic Doping
我们发现，掺杂的立方黄铁矿，这是一个抗磁性半导体，成为铁磁性时，$p$型掺杂。我们还发现，这种材料可以表现出高自旋极化隧穿和运输设备。这些结果是基于第一性原理电子结构和输运计算。这说明了使用$p$型掺杂没有磁性杂质作为获得铁磁半导体行为的策略，与自旋电子应用，需要磁有序和良好的流动性的影响。这是一种很难通过用磁性杂质掺杂半导体来实现的组合。我们表明，磷和砷可能是实现这种行为的有效掺杂剂。
2021-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Quantum Effects of Strain Influence on the Doping Energy in Semiconductors
施加外部应变是控制掺杂剂在半导体中择优位置的有效方法，然而，应变对掺杂形成能影响的连续弹性模型的有效性仍存在争议。本文通过量子力学理论分析和第一性原理计算相结合的方法，证明了如果应变引起的不同轨道的占位变化可以忽略，则连续弹性模型是有效的，否则它将失效。我们的理论得到了Mn掺杂GaAs系统的第一性原理计算的证实。此外，我们发现在压应变下，空穴密度，从而居里温度TC可以增加Mn掺杂的自旋电子材料。
2011-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating charge-density-wave in monolayer $1T$-TiSe$_2$ by strain and charge doping: A first-principles investigation
利用第一性原理计算研究了面内双轴应变和电荷掺杂对单层$1T$ -TiSe $_2$电荷密度波（CDW）阶数的影响.我们的研究结果表明，拉伸应变可以显着提高CDW秩序，而压缩应变和电荷掺杂（电子和空穴）抑制CDW的不稳定性。在单层$1T$ -TiSe $_2$的基础上，拉伸应变可以提供一种获得更高CDW转变温度的有效方法。我们还讨论了电荷掺杂单层$1T$ -TiSe $_2$的潜在超导电性。在单层$1T$ -TiSe $_2$中可以实现从CDW态到金属态甚至超导态的可控电子相变，这使得$1T$ -TiSe $_2$在基于CDW的可控开关电子器件中具有很好的应用前景。
2017-06-20 cond-mat.mtrl-sci
Optical detection of strain and doping inhomogenieties in single layer MoS2
范德瓦尔斯单层材料的特征在于固有的极低的弯曲刚度，因此易于由于基底相互作用而发生纳米级结构改变。这种相互作用可以诱导过量的电荷浓度、构象波纹和残余机械应变。在这项工作中，我们采用空间分辨拉曼和光致发光图像研究应变和掺杂的不均匀性在单层剥离二硫化钼晶体。我们已经发现，最突出的拉曼带A1'和E'的光谱参数之间的相关性，使我们能够解耦和量化应变和电荷掺杂效应。与AFM形貌相比，我们表明，A-激子峰的线宽的空间分布是应变敏感的，可以捕获小于激光光斑尺寸的功能。所提出的光学分析可能会产生影响，在开发高品质的设备的基础上的二维材料，因为结构和电子的修改影响相当大的载流子迁移率和导电性。
2018-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Raman spectroscopy probe of intermolecular vibration in high-mobility organic semiconductors under uniaxial strain
对高迁移率有机单晶半导体进行了太赫兹拉曼光谱研究，通过太赫兹拉曼光谱研究了γ点处的声子能量与外部单轴应变的关系。单轴应变下的拉曼模式的峰位移的观察表明，应用外部应变可以有效地调整分子间的振动，特别是相关的电子-声子耦合。太赫兹拉曼光谱与分子动力学模拟结合进行提供了一个深入的了解最近发现的非常大的应变对高迁移率有机半导体中的电荷传导的影响。
2019-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Correlated Doping in Semiconductors: The Role of Donors in III-V Diluted Magnetic Semiconductors
我们调查的总能量的混合晶体（Ga，Mn）As共掺杂As，Sn，和Zn的组成依赖。使用从头计算LMTO-CPA方法，我们发现受体（Mn，Zn）和供体（Sn，反位As）的掺入之间的相关性。特别地，As_Ga的形成能降低约10%。0.1 eV，反之亦然。这导致（Ga，Mn）As的自补偿行为。
2003-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain-dependent local empirical pseudopotentials for lattice mismatched III-V semiconductors, their alloys, heterostructures and nanostructures
关于最新的势能函数，请参见Physical Review B，59，15270（1999）中的附录A。
2001-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Evaluation of strain and charge-transfer doping in wet-polymeric transferred monolayer MoS2: implications for field effect transistors
本研究利用拉曼和光致发光光谱系统探究了湿法转移过程中聚合物残留物对单层MoS2光学和电学性质的影响，发现不同转移方法会引入不同的应变与掺杂行为，并证实表面能辅助转移技术能最小化缺陷，为高性能二维光电器件的制造提供了优化指导。
2025-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Strain effects on $n$-type doping in AlN
University of California Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
通过应变工程降低AlN中施主离子化能，显著提高n型掺杂水平。
2026-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Study of F4TCNQ dopant diffusion using transport measurements in organic semiconductors
本文报道了F_4TCNQ掺杂有机半导体（主体）材料的电输运性质。通过监测原位样品的电导在沉积过程中和沉积后，我们表明，顺序沉积的F4TCNQ和主机半导体的半导体的体掺杂的结果。此外，通过调节底部F4TCNQ层的厚度，可以容易地控制主体的掺杂密度（和导电性）。这种用于掺杂的替代方案比掺杂小分子的常规方式更简单，常规方式涉及主体和掺杂剂的同时共蒸发。在这里概述的顺序掺杂方案中，由于F4TCNQ在主体材料中的快速扩散而发生主体的体掺杂。F4TCNQ在宿主中的运动是复杂的，并不总是由简单的扩散过程描述。原位输运测量提供了一种快速简便的方法来测量掺杂剂在新基质中的扩散。基于掺杂的结果，我们还概述了一种可能的路线，以改善在制造环境中的有机薄膜晶体管的掺杂。
2013-12-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in strained Si and Si/Ge heterostructures
通过详细的第一性原理计算研究了体硅在[111]方向应变下的各向异性热电输运性质，重点关注功率因数的可能提高。电子以及空穴掺杂进行了研究，在一个广泛的掺杂和温度范围。在低温和低掺杂的增强的功率因数，得到的压缩和拉伸应变的电子掺杂的情况下，在空穴掺杂的情况下的压缩应变。对于热电更重要的高温和高掺杂制度的功率因数的轻微增强，仅发现在小的压缩应变下的功率因数整体上对施加的应变是鲁棒的。为了进一步研究[111]取向Si/Ge超晶格的各向异性热电输运。在空穴掺杂下，由于量子阱效应，交叉面功率因数被显著抑制，而在电子掺杂下，交叉面功率因数被显著提高，据此，我们给出了电子掺杂[111]取向Si/Ge超晶格在$T=\unit[300]{K}$和$T=\unit[900]{K}$下的ZTPDMATHABMM和ZTPDMATHABMN的优值.所有结果进行了讨论的能带结构的功能。
2012-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Direct strain and elastic energy evaluation in rolled-up semiconductor tubes by x-ray micro-diffraction
我们描述了使用X射线衍射作为一种工具，直接探测在卷起的半导体管的应变状态。通过采用连续弹性理论和一个简单的模型，我们能够定量模拟的应变弛豫在完美的晶体III-V族半导体双和多层膜，以及在卷起层与位错。在每种情况下的局部弹性能量的减少进行评估。的技术和理论模型的局限性进行了详细讨论。
2008-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the doping of epitaxial graphene on a conventional semiconductor via substrate surface reconstruction
结合扫描隧道显微镜和角度分辨光电子能谱，我们演示了如何调整掺杂的外延石墨烯从p到n利用热退火后自发发生的Ge表面上的结构变化。此外，使用第一原理计算，我们建立了一个模型，成功地再现了实验观察。由于改变石墨烯电子特性的能力在应用中具有根本的重要性，因此我们的研究结果为石墨烯与传统半导体的集成做出了重要贡献。
2021-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Systematic strain-induced bandgap tuning in binary III-V semiconductors from density functional theory
本研究基于密度泛函理论建立预测性从头算方法，分析单轴、双轴及各向同性应变对二元III-V半导体带隙的系统性调控，并揭示了多种材料的带隙性质转变点及组合应变策略。
2022-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Modulation of Semiconductor Superlattice Thermopower Through Symmetry and Strain
在杂质半导体和金属中，热电势随着载流子浓度的增加而减小，与Pisarenko关系一致。在这里，我们展示了一种新的应变工程方法，以增加[001] Si/Ge超晶格（SL）的热电势超过这个关系。使用两个独立的理论建模方法，我们表明，由于结构的对称性，新的频带的形式，和，SL带是高度可调的外延衬底应变。带的位移导致调制的热电势，峰值$\sim$ 5倍增强应变Si/Ge SL中的高掺杂制度。
2019-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced Dirac cone-like electronic structures and semiconductor-semimetal transition in graphdiyne
利用第一性原理计算结合紧束缚近似，发现石墨炔中存在应变诱导的超导-半金属相变。结果表明，随着双轴拉伸应变的增加，石墨炔的带隙从0.47 eV增加到1.39 eV，而随着单轴拉伸应变的增加，带隙从0.47 eV减小到几乎为零，并观察到Dirac锥状电子结构.单轴应变引起石墨二炔电子结构的变化是由于几何对称性破缺导致能带简并度提高。公开了石墨二炔在应变下的性质与石墨烯的性质显著不同。
2012-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Anti-doping in Insulators and Semiconductors having Intermediate Bands with Trapped Carriers
电子（空穴）的普通掺杂通常意味着费米能级向导带（价带）移动，并且自由载流子的电导率增加。然而，最近，在不同的材料中零星地记录了一些奇特的掺杂特性，而没有注意到机制：观察到电子掺杂导致最低未占用带的一部分合并到价带中，导致电导率降低。我们称之为“反掺杂”的这种行为在稀土镍氧化物SmNiO3，钴氧化物SrCoO2.5，锂离子电池材料甚至是具有金属空位的MgO中都可以看到。我们描述了反兴奋剂的物理起源，以及它的逆问题，“设计原则”，将使智能搜索的材料。我们发现，电子反掺杂是预期在材料中预先存在的陷阱空穴，并通过电子掺杂这种“空穴极化子”的湮灭所造成的。这可能提供一种非传统的控制电导率的方法。
2019-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Strain tuning of topological band order in cubic semiconductors
本文从理论上探讨了用外加应变调节立方金刚石/锌铁氧体半导体拓扑有序的可能性。基于紧束缚模型，我们分析了立方半导体能带结构在流体静力学和双轴晶格膨胀下的演化，建立了一个普遍的指导原理：晶格\emph{expansion}可以通过能带反转诱导小带隙立方半导体的拓扑相变，立方对称性进一步破缺导致拓扑绝缘相.利用密度泛函理论计算，我们证明了一个原型拓扑平凡半导体，InSb，转换为一个非平凡的拓扑半导体与2%-3%的双轴晶格膨胀。
2012-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Small compressive strain induced semiconductor-metal transition and tensile strain enhanced thermoelectric properties in monolayer $\mathrm{PtTe_2}$
采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法分别研究了双轴应变对单层$\mathrm{PtTe_2}$电子结构和热电性能的影响.计算结果表明，小的压应变（约-3\%）就可以诱导超导体向金属的转变，这在实验上是容易实现的。未应变的$\mathrm{PtTe_2}$的导带收敛，可以通过压缩和拉伸应变。拉伸应变可以通过改变价带峰的位置引起价带会聚，从而提高Seebeck系数，有利于提高功率因数。结果表明，拉伸应变也会降低晶格热导率，在室温下，拉伸应变为4%时，晶格热导率比未拉伸应变时降低约19%.考虑到拉伸应变对$ZT_e$的影响和晶格热导率，拉伸应变确实可以提高p型热电转换效率。我们的研究结果表明，在$\mathrm{PtTe_2}$应变工程的应用在电子和热电的潜力。
2016-11-13 cond-mat.mtrl-sci
Strain-induced semiconductor to metal transition in MA2Z4 bilayers
最近，一种新型的二维层状材料MoSi_2N_4被制备出来，它是半导体的，具有弱的层间相互作用，高强度和优异的稳定性。从理论上系统地研究了垂直应变对MA_2 Z_4（M=Ti/Cr/Mo，A=Si，Z=N/P）双层膜电子结构的影响。以双层MoSi_2N_4为例，我们的第一性原理计算表明，其间接带隙随垂直压应变的增加而单调减小。在约22%的临界应变下，它经历了从半导体到金属的转变。我们将此归因于不同层中的状态的相反的能量移位，其起源于由界面附近的两个内部子层之间的不对称电荷转移引起的内建电场。在其他应变MA 2 Z4双层中观察到类似的半导体到金属转变，并且实现这种转变的估计临界压力与半导体过渡金属二硫属化物在相同的顺序内。在MA 2 Z4双层膜家族中观察到的半导体到金属的转变为它们的电子性质的应变诱导工程提供了有趣的可能性。
2020-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Widely tunable band gap in a multivalley semiconductor SnSe by potassium doping
SnSe是一种具有类似于黑磷层状晶体结构的IV-VI族单硫族化合物，由于其优异的热电性能和潜在的器件应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。价带和导带的实验电子结构对于理解空穴与电子掺杂对热电性能的影响以及进一步揭示掺杂后带隙的可能变化至关重要。在这里，我们报告的多谷价带具有大的有效质量的半导体SnSe晶体，并通过电子掺杂揭示单谷导带，提供一个完整的热电物理图片。此外，通过钾沉积的电子掺杂，SnSe的带隙可以从1.2 eV到0.4 eV进行宽范围的调谐，为可调谐电子和光电子器件提供了新的机会。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Carrier transport properties of the Group-IV ferromagnetic semiconductor Ge1-xFex with and without boron doping
研究了用分子束外延（MBE）生长的IV族铁磁半导体Ge_（1-x）Fe_x（x = 1.0和2.3%）薄膜的输运和磁性。为了精确测量100 nm厚Ge 1-xFex薄膜的输运特性，使用具有超薄Si主体层（~5 nm）的（001）取向绝缘体上硅（SOI）晶片作为衬底。由于Ge_（1-x）Fe_x薄膜中Fe含量较低，其反常的霍尔效应很小，因此通过霍尔测量可以准确地估计出Ge_（1-x）Fe_x薄膜中的空穴浓度和迁移率。通过硼掺杂，我们将Ge_（1-x）Fe_x中的空穴浓度从~1018 cm ~（-3）提高到~1020 cm ~（-3）（x = 1.0%）和~1019 cm ~（-3）（x = 2.3%），但没有观察到空穴浓度与磁性能之间的相关性。这一结果与III-V族铁磁半导体中的空穴感生铁磁性形成了对比。
2014-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Controllable phase transitions between multiple charge density waves in monolayer 1T-VSe$_2$ via doping and strain engineering
已知二维（2D）材料具有在其体相对应物中未发现的涌现性质。最近的实验表明，与本体中的$4\times 4\times 3$相相反，在单层1 T-VSe $_2$中存在$\sqrt7 \times \sqrt3$电荷密度波（CDW）。在这里，通过第一性原理计算，我们表明，多个CDW相竞争单层VSe $_2$，其基态可以通过电荷掺杂和面内双轴应变调谐。在掺杂的情况下，原始VSe $_2$的$\sqrt7 \times \sqrt3$ CDW分别在约0.2个空穴/分子式单元和0.25个电子/分子式单元的临界掺杂浓度下转移到$3 \times \sqrt3$和$4\times 4$相，后者是本体对应物的投影。$4\times 4$ CDW相也可以在压缩应变下稳定。虽然电子-声子耦合是占主导地位的CDW的形成，我们表明，费米面嵌套是一个很好的起点，以解释大多数这些过渡在单层1 T-VSe $_2$。这些结果使得VSe $_2$成为基于可控CDW相变的电子器件的有吸引力的材料。
2021-03-11 cond-mat.mtrl-sci
Correlated electron-hole mechanism for molecular doping in organic semiconductors
结合考虑环境屏蔽效应的多体\emph{ab initio}方法和一个仔细参数化的模型哈密顿量，研究了低掺杂极限下典型F4 TCNQ掺杂并五苯的电子和光学性质.我们表明，虽然受体水平位于非常深的间隙，电子-空穴相互作用的列入强烈稳定掺杂剂半导体电荷转移状态，并与自旋统计和结构弛豫效应，合理化的可能性室温掺杂剂电离。我们的研究结果调和了现有的实验数据，阐明了文献中讨论的部分与完全电荷转移的情况，并质疑无机半导体普遍存在的浅或深杂质水平的标准分类的相关性。
2017-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Effects of excess carriers on native defects in wide bandgap semiconductors: illumination as a method to enhance p-type doping
半导体中的不期望的无意掺杂和掺杂限制通常由具有低形成能的补偿缺陷引起。由于带电缺陷的形成能量线性地依赖于费米能级，因此掺杂限制在费米能级可以显著变化的宽带隙半导体中可能特别明显。在生长或处理过程中引入非平衡载流子浓度改变了能带载流子的化学势，从而提供了以在热平衡下不可能的方式修改带电缺陷群的可能性。在这里，我们证明，对于一个遍历系统与过剩的载流子，涉及缺陷电荷跃迁水平的载流子捕获和发射率严格确定的混合物的电子和空穴准费米能级确定的非零电荷状态的形成能量的缺陷类型。目录的范围内可能的响应过剩的载流子，我们调查的行为的一个单一的施主样缺陷的功能的非本征掺杂和能量的电荷跃迁水平。技术上最重要的发现是，对于带隙中电荷跃迁能级的大多数值，过量载流子将增加补偿缺陷的形成能。因此，可以克服由原生缺陷施加的对掺杂的限制。在宽带隙半导体中也存在这样的情况，其中具有与主要掺杂剂相同的电荷极性的缺陷的浓度保持不变或实际上增加。这些不同的行为的原因是合理化的捕获和排放率和准则进行实验测试，该模型给出。
2017-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Imaging spin flows in semiconductors subject to electric, magnetic, and strain fields
使用扫描克尔显微镜，我们直接获得二维图像的自旋极化电子横向流动的n：GaAs体外延层。光学注入提供了极化电子的局部直流源，其随后的漂移和/或扩散由电场、磁场和特别是应变场控制。由沿轴的受控单轴应力引起的自旋进动<110>表明电子自旋与应变张量的剪切（非对角）分量的直接k-线性自旋轨道耦合。
2004-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Strain, doping and electronic transport of large area monolayer MoS2 exfoliated on gold and transferred to an insulating substrate
金辅助的机械剥离目前代表了一种有前途的方法，从母体范德华（vdW）晶体中分离具有优异的电子和光学性质的超大（cm级）过渡金属二硫属化物（TMD）单层（1 L）。$Au$和硫族元素原子之间的强相互作用是实现这种近乎完美的1 L剥离产率的关键。另一方面，它可能会显着影响与Au接触的1 L TMD的掺杂和应变。在本文中，我们系统地研究了形态，应变，掺杂，和电性能的大面积1 L $MoS_{2}$剥离超平坦的$Au$薄膜（$0.16-0.21 nm$粗糙度），并最终转移到绝缘$Al_{2}O_{3}$衬底。对$E'$和$A1'$峰位置的拉曼映射和相关分析揭示了与$Au$接触的1 L $MoS_{2}$的适度拉伸应变（$0.2\%$）和p型掺杂（$n=-0.25 \times 10^{13} cm^{-2}$）。纳米级分辨率的电流映射和电流-电压（I-V）测量导电原子力显微镜（C-AFM）显示直接隧穿在1 L的$MoS_{2}$上的$Au$，具有广泛的分布的隧穿势垒值（从0.7到1.7 eV）与p型掺杂的$MoS_{2}$一致。在$1L-MoS_{2}$最终转移到$Al_{2}O_{3}/Si$上后，应变转化为压缩应变（$-0.25\%$）。此外，n型掺杂（$n=0.5 \times 10^{13} cm^{-2}$）推断通过拉曼映射和确认的$Al_{2}O_{3}/Si$背栅1 L $Mo…
2021-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Rutile GeO2: an ultrawide-band-gap semiconductor with ambipolar doping
超宽带隙（UWBG）半导体具有巨大的潜力，以促进电子器件的性能提高超线性增加间隙。然而，双极掺杂对于UWBG材料来说是一个主要的挑战，因为掺杂剂电离能和电荷补偿通常随着带隙的增加而增加，并且显著地限制了目前可以实现的半导体器件。使用混合密度泛函理论，我们证明金红石锗氧化物（r-GeO 2）是一种替代UWBG（4.68 eV）材料，可以双极掺杂。我们确定锑锗，砷锗，和FO作为可能的捐助者与低电离能，并提出生长条件，以避免电荷补偿深受体，如VGe和NO。另一方面，受体，如AlGe具有相对较大的电离能（0.45 eV），由于形成局部空穴极化子，并有可能被钝化VO，Gei，和自发光。然而，我们发现AlGe与间隙H的共掺入可以增加Al的溶解度极限，并使杂质带中的空穴导电。我们的研究结果表明，r-GeO 2是一种很有前途的UWBG半导体，可以克服目前的掺杂挑战，使下一代电力电子器件。
2019-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar doping in van der Waals semiconductor through Flexo-doping
本文提出一种基于原子力显微镜探针施加局部应力的Flexo掺杂技术，在MoS2中实现亚100纳米分辨率的p/n双极掺杂，并通过实验与DFT计算验证其机制及器件逻辑功能。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin lifetimes and strain-controlled spin precession of drifting electrons in zinc blende type semiconductors
利用空间分辨连续波法拉第旋转方法研究了自旋极化电子在n-GaAs中的输运。从测得的稳态分布，我们确定自旋弛豫时间漂移条件下，在应变的存在下，从观察到的自旋进动诱导自旋分裂。沿着[110]的应变的受控变化允许我们推断引起这种效应的变形势，而沿着[100]的应变没有影响。自旋寿命的电场依赖性定量解释的电子温度的增加。
2005-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Doping Dependent Changes in Nitrogen 2$p$ States in the Diluted Magnetic Semiconductor Ga$_{1-x}$Cr$_{x}$N
本文研究了最近发现的稀磁半导体Ga $_{1-x}$ Cr $_{x}$ N（$x$ = 0.01-0.10）的电子结构。利用N1 $s$软X射线发射谱和吸收谱分别对主体晶格中$occupied$和$unoccupied$配体（N）的分能态密度（DOS）的变化进行了系统的研究。X射线吸收测量证实了纤锌矿N2 $p$ DOS和置换掺杂的Cr到Ga的网站。Ga $_{1-x}$ Cr $_{x}$ N的$occupied$和$unoccupied$ N 2 $p$特征DOS的耦合变化确定了与能带结构计算一致的负责铁磁性的状态。
2004-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Strain Engineering of Intrinsic Anomalous Hall and Nernst Effects in Altermagnetic MnTe at Realistic Doping Levels
Hefei University of Technology（合肥工业大学）；Taiyuan Normal University（太原师范学院）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
通过应变工程增强Altermagnetic MnTe中内禀异常霍尔和Nernst效应，突破掺杂限制下的传输响应
2026-01-06 cond-mat.mtrl-sci
Effect of strain and doping on the polar metal phase in LiOsO$_3$
利用第一性原理计算，系统地研究了应变和掺杂对锇酸锂（LiOsO）$_3$中极性金属相的影响。我们证明了在LiOsO $_3$中的极性金属相可以通过双轴应变来控制。基于密度泛函计算，我们表明，压缩双轴应变增强极性$R3c$相的稳定性。另一方面，拉伸双轴应变有利于中心对称的$R\overline{3}c$结构。因此，应变出现作为一个有前途的控制参数在这种材料中的极性金属。我们发现了一个应变驱动的量子相变下的拉伸应变，并强调有趣的属性，可能会出现在附近的极性到非极性金属过渡。我们研究了电荷掺杂对极性金属相的影响。通过静电掺杂以及超晶胞计算，我们发现，从额外的载流子，预期抑制极性失真的屏蔽，只有一个小的影响。相当显著地，并且与常规铁电体相反，LiOsO $_3$中的极性金属相对于高达大掺杂值的电荷掺杂保持稳健。
2020-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strain engineering of doped hydrogen passivated silicon quantum dots
本文通过第一性原理研究，揭示了掺杂与应变对氢钝化硅量子点稳定性、能隙及电子性质的耦合影响，并提出了相关解析表达式。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
From semiconductor to metal: A reversible tuning of electronic properties of mono to multilayered SnS$_\mathrm{2}$ under applied strain
通过施加应变来控制2D材料的电子特性的变化已经成为设计用于定制应用的材料的有前途的方式。使用第一性原理密度泛函理论计算，我们表明，虽然电子结构和间接带隙的SnS $_\mathrm{2}$不改变显着的层数，它们可以通过施加双向拉伸（BT），双向压缩（BC），和正常的压缩（NC）应变可逆地调整。单层到多层SnS $_\mathrm{2}$在BT、BC和NC应变下分别在0.17、$-$ 0.26和$-$ 0.24的应变值下表现出可逆的半导体到金属转变（S-M）。由于较弱的层间耦合，在NC应变下SnS $_\text{2}$中实现S-M转变所需的临界应变值远高于MoS $_\mathrm{2}$。BT、BC和NC菌株的S-M转变分别由S- $p_z$和Sn-$s$、$p_x$ / $p_y$和Sn-$s$以及S- $p_z$和Sn- $s$轨道之间的相互作用引起。
2015-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Spinel LiGa$_5$O$_8$ prospects as ultra-wideband-gap semiconductor: band structure, optical properties and doping
本文通过准粒子自洽GW方法和Bethe Salpeter方程研究尖晶石型LiGa$_5$O$_8$的能带结构与光学性质，确定其光学带隙约5.2 eV，并发现Si掺杂是有效的浅施主n型掺杂方案。
2024-01-15 cond-mat.mtrl-sci
Ideal Strength of Doped Graphene
虽然机械扭曲显著改变了石墨烯的电子性质，但电子操纵对其机械性质的影响尚不清楚。利用第一性原理计算方法，我们发现当石墨烯在等双轴应变下各向同性膨胀时，电子和空穴的掺杂都能使其理想强度保持或略有提高，而临界断裂应变则显著提高.与各向同性膨胀相反，电子掺杂降低了单轴应变石墨烯的理想强度和临界应变，而空穴掺杂增加了两者。不同类型的应变不同的故障机制被证明是不同的掺杂引起的机械稳定性的起源。我们的研究结果可能解决最近的实验和理论结果之间的矛盾石墨烯的强度。
2013-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Origin of non-linear piezoelectricity in III-V semiconductors: Internal strain and bond ionicity from hybrid-functional density functional theory
我们推导出了锌-Ⅲ-V族半导体{Al，Ga，In}-{N，P，As，Sb}的一阶和二阶压电系数。所得结果是在密度泛函理论和电极化的强度的Berry相理论的框架内，用Heyd-Scuseria-Ernzerhof混合泛函方法得到的.为了实现一个有意义的解释的结果，我们建立了一个直观的唯象模型的基础上描述的内部应变和动态的电子电荷中心。我们详细讨论了一阶和二阶内部应变效应，以及应变引起的电离度变化。这种分析表明，相对较大的重要性，在III-V的非线性压电效应相比，线性的出现，因为一个微妙的平衡之间的离子极化的贡献，由于内部应变弛豫效应，和贡献，由于宏观和内部应变引起的电子电荷重新分布。
2015-02-19 cond-mat.mtrl-sci
Phase diagram of Sr$_{1-x}$Ba$_x$MnO$_3$ as a function of chemical doping, epitaxial strain and external pressure
利用\textit{ab initio}计算系统地研究了多铁性$_{1-x}$ Ba $_x$ MnO $_3$（$0 \leq x \leq 1$）相图随化学掺杂、外延应变和外压的变化。我们发现，通过在立方SrMnO $_3$中用Ba替换Sr并施加外延应变，材料可以被调谐到两个多铁性相之间的一阶转变附近，一个反铁磁性相具有较小的极化，一个铁磁性相具有较大的极化。在过渡区附近可以实现巨大的有效磁电耦合和交叉场控制（磁场控制磁性或磁场控制极化）。理论计算的转换点上的交换相关泛函的选择的依赖性被确定，并发现是不可忽略的。我们还表明，钙钛矿结构的BaMnO $_3$可以稳定相对于其六方多晶型在压力大于20 GPa。
2016-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Covalent Nitrogen Doping and Compressive Strain in MoS2 by Remote N2 Plasma Exposure
二维材料的可控掺杂对于异质结和p-n同质结中的理想器件性能是高度期望的。在此，我们提出了一种有效的策略，通过远程N2等离子体表面处理掺杂的二硫化钼与氮。通过使用原位X射线光电子能谱学监测N2等离子体暴露时MoS 2的表面化学，我们确定了MoS 2中存在共价键合的氮，其中硫族元素硫被氮取代被确定为掺杂机制。此外，电特性表明，P型掺杂的二硫化钼是通过氮掺杂，与理论预测一致。值得注意的是，我们发现，氮的存在下，可以诱导压缩应变的MoS 2结构，这代表了第一个证据的应变诱导的替代掺杂在过渡金属二硫属化物材料。最后，我们的第一原理计算支持这种应变的实验证明，并阐明了氮掺杂浓度和压缩应变之间的相关性在二硫化钼。
2016-07-22 cond-mat.mes-hall 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
Enhancement of Two photon absorption with Ni doping in the dilute magnetic Semiconductor ZnO Crystalline Nanorods
在这封信中，我们研究了高品质的镍掺杂氧化锌纳米棒的三阶光学非线性结晶纤锌矿晶格，通过湿化学方法制备。在我们的实验中，我们发现，双光子吸收系数β增加多达14倍，即7.6 err 0.4至112 err 6 cm/GW，当Ni掺杂从0增加到10%。在带隙缩放和Ni掺杂方面的β的大幅增强进行了讨论。此外，我们还发现，通过紫外-可见光谱和光致发光光谱测量的光学带隙，连续红移随着Ni掺杂浓度的增加。我们设想，强非线性光学性质与它们的稀磁效应一起，它们形成在磁光和集成光学芯片的潜在应用的重要类别的材料。
2017-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Machine learning for accelerated bandgap prediction in strain-engineered quaternary III-V semiconductors
针对四元III-V族半导体带隙实验筛选效率低的问题，结合第一性原理计算开发出仅以组分和应变为输入、达到密度泛函理论精度的高效机器学习预测方法，可用于光电子材料的虚拟筛选。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Non-linear alloying and strain effects on trivial-topological and semimetal-semiconductor transitions in Bi$_{1-x}$Sb$_x$
采用近似的DFT-1/2准粒子方案、能带结构展开和广义准化学近似描述化学和结构无序，从第一性原理出发研究了Bi $_{1-x}$ Sb $_x$合金的电子结构.我们计算了费米能级附近的重要能级与Sb浓度$x$的关系，其中平凡拓扑（TT）和半金属半导体（SMSC）的转变发生。我们证明了相关状态的能量变化偏离线性行为显着，并且bowings是重要的，正确地描述临界成分。简要讨论了应变对能级的影响。它的结论是施加在锑原子上的应变的类型或符号在合金的生长过程中应在很大程度上取决于它的组成。
2017-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Multimodal Image Registration of Raman Spectral Maps in Two Dimensional Materials by Strain and Doping Analysis
通常使用具有可变尺度、旋转和平移的多种不同的显微镜方法来测量单个样品。配准二维材料的高光谱图像是特别困难的，由于缺乏关键点的未准备的基板。识别这些样本的应变的变化可以通过创建关键点来关联图像来辅助这些样本的配准。这些图像的配准允许通过将多个图像对准到单个坐标空间中来从这些各种仪器进行多模态分析。这是通过霍夫变换和任意分辨率定义来完成的，以生成新的坐标系，其中空间信息可以被保存并在逐像素的基础上相关。这种多模态图像对准可以用于关联来自各种仪器的数据。从拉曼光谱中提取应变信息，并将所得的高光谱图像用于将拉曼信息与其他模式的显微镜进行配准。
2022-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Effects of altermagnetic order, strain and doping in RuO$_2$
该研究结合多种光学、拉曼实验与第一性原理计算，考察衬底应变、掺杂及交错磁序对RuO$_2$性质的影响，发现体相应为非磁性，而（110）应变可稳定近简并的铁磁与交错磁态。
2025-08-29 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Electronic Structure and Magnetic Coupling in Strained Two-Dimensional Semiconductor MnPSe3
采用第一性原理计算对应变单层MnPSe 3的电子结构和磁性进行了系统的研究。研究发现，双轴应变工程可以显著影响单层MnPSe 3的磁基态（GS），同时保持其半导体特性。由于磁耦合对结构变形的敏感性，约13%的双轴拉伸应变可以导致反铁磁-铁磁（AFM-FM）转变。应变相关磁稳定性的物理机制主要归因于最近邻Mn原子间的直接AFM相互作用和间接FM超交换相互作用的竞争效应。此外，我们发现FM MnPSe 3是一种本征半导体，在导带中具有大的自旋交换分裂，这对于自旋极化载流子注入和检测至关重要。外部刺激，电子结构和磁耦合之间的敏感的相互依赖性表明，单层MnPSe 3可以是一个有前途的候选人在自旋电子学。
2018-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Defect Modulation Doping
半导体材料的掺杂是现代技术的基本部分，但是经典方法在许多情况下在可实现的载流子密度以及迁移率方面都达到了它们的极限。调制掺杂是一种利用两种材料之间界面处的能带对准以在其中一种材料中诱导自由载流子的机制，已被证明可以规避迁移率限制。然而，由于本征缺陷的掺杂限制的对准，使用这种方法不能提高载流子密度限制。在这里，我们提出了一种新的掺杂策略，使用宽带隙材料中的缺陷来掺杂不同性质的第二半导体层的表面。我们表明，通过在半导体材料上沉积绝缘体，层堆叠的导电性可以增加七个数量级，而不需要高温工艺或外延生长。这种方法有可能规避载流子迁移率和密度的限制，在半导体器件制造中开辟了新的可能性，特别是对于新兴的氧化物薄膜电子领域。
2019-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Achieving ferroelectricity in a centrosymmetric high-performance semiconductor by strain engineering
在二维半导体中通过应变进行的相位工程对于各种应用都是非常重要的。在这里，我们提出了一个应变诱导铁电（FE）转变的硒氧化铋（Bi $_2$ O $_2$ Se）薄膜，下一代电子学的高性能（HP）半导体的研究。Bi $_2$ O $_2$ Se在环境温度下为非FE。当加载力为$\gtrsim 400$ nN时，压电力响应在幅值和180 $^\textrm{o}$相位切换上呈现蝶形环。通过仔细排除外在因素，这些功能是由于过渡到FE阶段。单轴应变下光学二次谐波产生的尖锐峰的出现进一步证明了这种转变。从根本上说，固体与顺电在环境和FE下的应变是稀缺的。借助第一性原理计算和理论模拟讨论了FE转变。FE极化的切换充当接触处的肖特基势垒工程的旋钮，并且用作具有10 $^6$的巨大切换比的忆阻器的基础。我们的工作赋予了一个新的自由度的HP电子/光电子半导体和FE和HP磁阻的集成铺平了道路，多个令人兴奋的功能，包括HP神经形态计算和散装piezophotovoltaic。
2023-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Seebeck effect in graphene devices by strain and doping engineering
在这项工作中，我们研究了通过应变和掺杂工程来提高石墨烯器件中的热电功率（塞贝克系数）的可能性。虽然局部应变可以导致k空间中不同石墨烯部分的狄拉克锥的未对准，但是掺杂工程导致它们的能量位移。通过结合这两种效应，我们证明了可以实现高达几百meV的导电间隙，因此增强的塞贝克系数可以达到高于1.4 mV/K的值，在石墨烯掺杂的异质结与局部应变区。这种异质通道似乎非常有希望扩大石墨烯器件在应变和热传感器中的应用。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A model for the dynamics and internal structure of planar doping fronts in organic semiconductors
本文用扩展的离子、电子和空穴漂移扩散模型，从理论上研究了有机半导体中掺杂前沿的动力学和内部结构。该模型还涉及的部分掺杂区的能斯特方程的形式的电子和空穴的注入势垒，连同强烈的依赖于浓度的电子和空穴迁移率。得到了掺杂区离子浓度和波前速度的封闭表达式。的分析理论来描述的p-和n-前线朝向对方的加速度。分析结果与实验数据吻合得很好。此外，它示出的掺杂前沿的内部结构是由扩散和迁移率过程。分析了掺杂前沿内浓度和电场的渐近行为。的正面结构的数值解证实了最重要的预测的分析理论：在未掺杂的区域，在掺杂区域的平滑的松弛尾部的正面的尖锐的头部，并在从掺杂到未掺杂的区域的过渡的临界点处的高原。
2011-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of strain on surface diffusion in semiconductor heteroepitaxy
本文用第一性原理分析了GaAs（001）表面上阳离子扩散系数的应变重整化。对于In/GaAs（001）-c（4x 4）的例子，当衬底晶格膨胀时，In的结合增加。扩散势垒ΔE（e）具有非单调的应变依赖性，在压缩应变值（e < 0）处具有最大值，而对于所研究的任何拉伸应变（e > 0），扩散势垒ΔE（e）是递减函数。我们讨论了异质外延岛周围的应变场引起的吸附原子的结合能和扩散势垒的空间变化的后果。对于一个简化的几何形状，我们评估两个相干应变的GaAs（001）表面上的岛屿的生长速度，并确定一个生长制度，岛屿的大小往往在生长过程中由于应变依赖表面扩散均衡。
2001-05-21 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetic transition temperature enhancement in (Ga,Mn)As semiconductor by carbon co-doping
我们提出了一个理论研究（Ga，Mn）（As，C）稀磁半导体与高C受体密度，结合的见解从唯象模型和微观方法。紧束缚相干势近似用于描述Mn $_{\rm Ga}$和C $_{\rm As}$杂质存在下的电子结构。我们发现，即使在百分之几的掺杂水平上，C对靠近价带顶部的电子态的分布和相干性以及Mn时刻之间的耦合的影响也很小，这些结果证明了将价带中的巡回空穴介导的铁磁Mn-Mn耦合模型应用于C掺杂样品也是合理的。铁磁转变温度的增加，由于C受体的存在下，说明通过计算，使用k.p科恩-Luttinger描述的GaAs价带，并假设系统中Mn的本地时刻和巡回孔密度可以独立地变化。
2003-06-23 cond-mat.mtrl-sci
