Nitrogen defects and ferromagnetism of Cr-doped AlN diluted magnetic semiconductor from first principles
报道了用各种方法制备的Cr掺杂AlN稀磁半导体的居里温度高达900 K，这对于自旋电子学应用是令人兴奋的。据认为，N缺陷在实现良好样品的高温铁磁性方面起着重要作用。基于这些实验进展，我们采用全势密度泛函理论和超原胞方法研究了N缺陷对含N空位（VN）的（Al，Cr）N铁磁性的影响。计算结果与实验观察和实际掺铬AlN样品及其合成的事实相一致。我们的第一性原理研究结果对于阐明铁磁性的形成机制和开发高性能的掺铬AlN稀磁半导体材料具有重要意义。
2008-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Model of the electrochemical conversion of an undoped organic semiconductor film to a doped conductor film
我们开发了一个描述有机半导体（具体地说，发光电化学电池中的活性物质）从未掺杂的非导电状态到掺杂的导电状态的电化学转化的模型。该模型同时考虑了电子载流子的迁移率和扩散以及掺杂导电区的能斯特方程。结果表明，该模型可以准确地描述实验观察到的发光电化学电池中的掺杂前沿进展。
2009-09-16 cond-mat.mtrl-sci
First principles investigation of transition-metal doped group-IV semiconductors: R${_x}$Y$_{1-x}$ (R=Cr, Mn, Fe; Y=Si, Ge)
用第一性原理计算研究了过渡金属掺杂的第四族半导体R-$_{x}$-Y $_{1-x}$（R=Cr，Mn，Fe; Y=Si，Ge）.结果表明，在Cr掺杂的Ge和Si中，反铁磁（AFM）有序比铁磁（FM）有序在能量上更有利，其$x$分别为$x$ =0.03125和0.0625.在6.25%Fe掺杂的Ge中，FM相互作用在所有R-R距离范围内都占主导地位，而对于3.125%Fe掺杂的Ge和3.125%和6.25%Fe掺杂的Si，仅在短R-R范围内存在FM态。在Mn掺杂的情况下，类RKKY机制似乎适合于Ge基质，而对于Mn掺杂的Si，短程AFM相互作用与长程FM相互作用竞争。这些稀磁半导体中磁序的不同起源使得稀磁半导体铁磁性的微观机制更加复杂和引人注目。
2006-03-29 cond-mat.mtrl-sci
Carbon-doped ZnO: A New Class of Room Temperature Dilute Magnetic Semiconductor
我们报道了碳掺杂ZnO的磁性。我们基于密度泛函理论的第一性原理计算预测，碳取代ZnO中的氧导致每个碳的磁矩为1.78 $μ_B$。理论预测得到了实验证实。用脉冲激光沉积法制备的不同碳浓度的掺碳ZnO薄膜具有铁磁性，居里温度高于400 K，基于薄膜中碳化物含量（$1.5 - 3.0 μ_B$/碳）测量的磁矩与理论预测一致。磁性是由于Zn离子和掺杂的C原子之间的成键耦合。磁电阻和反常霍尔效应的研究表明，掺杂薄膜是具有本征铁磁性的$n$型半导体。碳掺杂ZnO是一种很有前途的室温稀磁半导体，我们的工作为非金属掺杂制备稀磁半导体提供了可能。
2006-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Composite excitonic states in doped semiconductors
提出了一个杂质半导体中复合激子态的理论模型。多体之间的相互作用的光激发的电子-空穴对和电子气被集成到一个计算易处理的少体问题，通过变分法求解。由于ML-MoSe $_2$和ML-WSe $_2$的导带性质不同，本文重点研究了它们的电子掺杂。在这两种情况下，复合材料的核心是一个紧密结合的三电子（两个电子和价带空穴），周围是一个耗尽电子的区域。ML-WSe $_2$中的复合物还包括具有不同量子数的卫星电子。该理论是通用的，可以应用于具有各种能带特性的半导体，允许计算它们的激子态并量化与费米海的相互作用。
2022-02-20 cond-mat.mtrl-sci
Self-compensation in manganese-doped ferromagnetic semiconductors
本文提出了Mn掺杂铁磁半导体中的间隙Mn理论。利用密度泛函理论，我们表明，在非平衡条件下的生长，间隙锰很容易形成一个简单的低能量吸附途径的表面附近。在GaAs中，孤立的间隙Mn是电子供体，每个补偿两个替代Mn受体。在一个杂质带模型，部分补偿促进铁磁秩序低于金属-绝缘体过渡，最高的居里温度发生0.5个孔每置换锰。
2002-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor to metal transition for Ni doped CdO thin films
在本研究中，电阻率与温度的测量已经进行了溶胶-凝胶法制备的纯和Ni掺杂的CdO（NDO）薄膜。纯CdO薄膜在整个温度范围内的负电阻温度系数（TCR）半导化行为主要归因于载流子浓度依赖的热激活机制。通过晶界、离子杂质、声子散射和载流子激活的综合作用，阐明了NDO薄膜的半导体-金属转变过程。
2019-04-26 cond-mat.mtrl-sci
Heavily Doped Semiconductor Nanocrystal Quantum Dots
杂质原子对半导体的掺杂使其在微电子和光电子学中得到了广泛的技术应用。对于胶体半导体纳米晶体，一种新兴的材料家族，其尺寸，成分和形状控制提供了广泛可调的光学和电子特性，掺杂已被证明是难以捉摸的。这既源于如何引入单一杂质的合成挑战，也源于对强量子限制下的重掺杂极限缺乏基本理解。我们开发了一种方法来掺杂半导体纳米晶体与金属杂质提供控制的带隙和费米能量。结合光学测量，扫描隧道光谱和理论揭示了一个有限的杂质带和带尾的出现。掺杂的成功控制及其理解提供了n-和p-杂质半导体纳米晶体，其极大地增强了这种材料在太阳能电池、薄膜晶体管和光电子器件中的潜在应用。
2021-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic oxide semiconductors
磁性氧化物半导体，即掺杂有过渡金属元素的氧化物半导体，是高居里温度铁磁半导体的候选者之一，其对于在室温下实现半导体自旋电子学是重要的。本文综述了近年来各种磁性氧化物半导体材料的研究进展。从评价铁磁性的可行性的观点出发，研究了磁化强度、磁光效应和磁输运（如反常霍尔效应）。讨论了Co掺杂TiO2和过渡金属掺杂ZnO的铁磁性。
2005-04-07 cond-mat.mtrl-sci
New p- and n-type ferromagnetic semiconductors: Cr-doped BaZn2As2
采用密度泛函理论和量子蒙特卡罗模拟相结合的方法，我们发现了一种新的铁磁半导体：Cr掺杂的BaZn_2As_2。由于基质BaZn_2As_2的禁带宽度为0.2eV，Cr杂质的3d轨道的不同杂化，在价带顶和导带底都诱导出杂质束缚态。Cr杂质之间的长程铁磁耦合是通过p型和n型载流子获得的。
2016-10-12 cond-mat.mtrl-sci
Using x-ray diffraction to identify precipitates in transition metal doped semiconductors
在过去的十年中，人们经常在掺杂过渡金属的半导体杂质半导体中观察到室温铁磁性，这类半导体被称为稀磁半导体（DMS）。目前，人们正致力于研究所观察到的铁磁性是来源于载体介导的磁性杂质、铁磁性沉淀物还是旋节线分解。在本文中，我们已经相关的结构和磁性的过渡金属掺杂的ZnO，TiO 2和Si，离子注入制备。结晶沉淀物，即，过渡金属（Co，Ni）和Mn-硅化物纳米晶体负责磁性。另外，由于它们相对于主体的取向性质，这些纳米晶体在某些情况下不能通过常规的X射线衍射（XRD）检测到。这种性质导致了使用XRD来排除DMS材料中的磁性沉淀物的缺陷。
2013-01-01 cond-mat.mtrl-sci
A Primary Exploration to Quasi-Two-Dimensional Rare-Earth Ferromagnetic Particles: Holmium-Doped MoS2 Sheet as Room-Temperature Magnetic Semiconductor
近年来，具有强磁性的二维材料和纳米粒子在纳米自旋电子学的基础物理研究中也引起了人们极大的兴趣。更重要的是，具有高居里温度的室温磁性半导体材料对于开发下一代自旋电子和量子计算器件至关重要。在这里，我们开发了一个理论模型的基础上的密度泛函理论计算和Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida理论预测的二维磁性材料的热稳定性。与其他稀土（镝（Dy）和铒（Er））和3d（铜（Cu））杂质相比，掺钬（Ho掺杂）的单层1H-MoS 2被认为是具有强大磁性的有前途的半导体。在杂化HSE 06泛函水平上的计算预测居里温度远高于室温。Ho掺杂的MoS 2片具有完全自旋极化的价带和导带，这是柔性自旋电子应用的先决条件。
2018-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism in magnetically doped III-V semiconductors
讨论了半磁III-V族材料铁磁性的起源。无论样品是否简并，由带隙内磁性杂质能级到价带的虚电子激发引起的间接交换相互作用都可以解释GaAs（Mn）的铁磁性。铁磁团簇的形成和相变的逾渗图很好地描述了所有可用的实验数据，并允许预测纤锌矿（Ga，In，Al）N外延层的转变温度的Mn成分依赖性。
2001-01-25 cond-mat.mtrl-sci
Tuning the Magnetic and Electronic Properties of Monolayer VI3 by 3d Transition Metal Doping: A First-Principles Study
具有强磁性的二维材料在自旋电子学中有着广阔的应用前景，引起了人们极大的关注。最近，本征铁磁三碘化钒（VI 3）已被实验合成。为了提高其自旋电子学性能，我们对VI 3进行了间隙掺杂，并用第一性原理计算研究了VI 3和3d过渡金属（TM）掺杂的VI 3单层膜的几何结构、形成能、电子性质和磁性.在八种过渡金属（Sc-、Ti-、V-、Cr-、Mn-、Fe-、Co-和Ni-）掺杂的VI 3材料中，其中四种（Ti-、V-、Mn-和Ni-掺杂的VI 3）显示出在费米能附近具有全自旋极化的稳健磁性。我们的研究表明，Ti掺杂的VI 3导致半金属半导体特性（HMS），而V掺杂的VI 3和Ni掺杂的VI 3导致半半导体特性（HSC）。令人惊讶的是，Mn掺杂的VI 3表现出不寻常的双极磁性半导体性质（BMS）。这种强铁磁性和100%自旋极化与半金属、半导体或双极半导体性质的独特组合使得3d TM掺杂的VI 3成为下一代半导体自旋电子应用的潜在候选者。这些自旋极化材料将是非常有用的自旋电流产生和其他自旋电子应用。
2021-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Gate modulation of the long-range magnetic order in a vanadium-doped WSe2 semiconductor
我们证明了栅极的可调谐性的长程磁性顺序在p型V掺杂的WSe 2单层使用从头计算。我们发现，在一个低的V掺杂浓度的限制，长程铁磁有序增强通过增加空穴密度。相反，短程反铁磁秩序表现在高电子密度的p型V掺杂浓度的充分补偿。空穴介导的长程磁交换为~70 meV，因此强烈表明室温下V掺杂的WSe 2具有铁磁性。我们的研究结果在V掺杂的WSe 2的电荷和自旋序之间的强耦合提供了足够的空间，多功能的门可调自旋电子学。
2020-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Heavily Fe-doped n-type ferromagnetic semiconductor (In,Fe)Sb with high Curie temperature and large magnetic anisotropy
采用低温分子束外延方法生长了重掺Fe的n型铁磁半导体（In 1-x，Fex）Sb（x = 20 - 35%）薄膜，研究了其高温铁磁性和大的磁各向异性。当x = 20 - 35%时，（In 1-x，Fex）Sb薄膜保持了锌-铁磁晶体和具有单相铁磁性的能带结构。（In 1-x，Fex）Sb的居里温度（TC）在x = 35%时达到390 K，显著高于室温，是迄今为止报道的III-V族铁磁半导体的最高值。此外，x = 35%的（In 1-x，Fex）Sb薄膜具有较大的矫顽力（HC = 160 Oe）和剩磁（Mr/MS = 71%）。我们的研究结果表明，n型铁磁半导体（In 1-x，Fex）Sb是非常有前途的自旋电子器件在室温下运行。
2019-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Pinned Magnetic Impurity Levels in Doped Quantum Dots
光谱数据表明，在杂质半导体纳米结构中的杂质D/A能级被能量钉扎，导致D/A结合能随着量子限制的增加而变化。利用磁性圆二色性光谱测量了胶体ZnSe量子点中Co ~（2+）离子的施主结合能随量子限域的变化，并结合从头算密度泛函理论计算进行了分析.由此产生的量子点中的钉扎杂质水平的实验演示对于涉及杂质半导体纳米结构中的杂质-载流子相互作用的物理现象具有深远的影响，包括在新兴的半导体自旋电子学领域中，其中磁性掺杂剂-载流子交换相互作用定义了稀磁半导体的功能相关特性。
2006-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic, and magnetic properties of a ferromegnetic semiconductor: Co-doped TiO$_2$ rutile
Co掺杂TiO $_2$金红石具有室温铁磁性。我们的$ab$ $initio$密度泛函理论研究表明，取代Co离子纳入TiO $_2$金红石倾向于集群，然后相邻的间隙位成为积极有利于Co驻留。这表明，在确定多晶（Ti，Co）O $_2$金红石中Co的局部环境时，仅含有置换式Co的Co掺杂金红石不是合适的参考体系统。间隙原子Co处于低自旋态，破坏了周围置换原子Co的自旋极化，从而降低了杂质原子的平均磁矩。
2003-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Spinodal nanodecomposition in magnetically doped semiconductors
本文综述了磁杂质半导体等自旋电子材料中三维和二维晶体生长条件下亚稳纳米分解的计算材料设计、实验实现和控制方法的最新进展。纳米分解的计算描述，通过结合第一性原理计算与动力学蒙特卡罗模拟，讨论了广泛的电子显微镜，同步辐射，扫描探针，以及离子束方法，其已经被用于使双节和旋节纳米分解可视化（化学相分离）以及纳米沉淀在具有超过溶解度极限的过渡金属（TM）杂质浓度的一系列半导体化合物中，晶体学相分离（结晶相分离）是一种有效的方法。的生长条件，共掺杂的浅杂质，动力学障碍，和表面反应在控制磁性阳离子的聚集的作用被突出。根据理论模拟和实验结果，富TM区域以纳米点（{ \em dairiseki}相）或纳米柱（{ \em konbu}相）的形式出现在主体半导体中。特别注意的是Mn掺杂的第三组砷化物和锑化物，TM掺杂的第三组氮化物，Mn和Fe掺杂的Ge，和Cr掺杂的第二组硫属化物，其中铁磁特性持续到室温以上与纳米分解的存在相关，并占这些化合物的应用相关的磁光和磁输运性质。最后指出，亚稳纳米分解可以被看作是一类新的自底向上的方法纳米纤维。
2015-12-22 cond-mat.mtrl-sci
Is manganese-doped diamond a ferromagnetic semiconductor?
我们使用密度泛函理论方法来研究最近的预测，根据齐纳模型的平均场解，掺杂Mn的金刚石（自旋S=5/2）将是一个稀磁半导体，保持铁磁性以及高于室温。我们的研究结果表明这是不可能的，原因有四：（1）金刚石中的替代Mn具有低自旋S=1/2基态;（2）相对于大得多的“双空位”位置，替代位置在能量上是不利的;（3）双空位位置中的Mn是受主，但只有超深能级，因此空穴可能保持局部化;（4）计算出的邻近双空位Mn间的海森堡耦合比锗中置换Mn的海森堡耦合小两个数量级。
2003-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Effect of co-doping of donor and acceptor impurities in the ferromagnetic semiconductor Zn1-xCrxTe studied by soft x-ray magnetic circular dichroism
我们对稀释铁磁半导体Zn $_{1-\textit{x}}$ Cr $_\textit{x}$ Te分别掺杂碘（I）或氮（N）（对应于电子或空穴掺杂）进行了X射线吸收光谱（XAS）和X射线磁性圆二色性（XMCD）研究。从XAS光谱中Cr $2p$吸收峰的形状可以得出结论，未掺杂、I掺杂和轻度N掺杂样品中的Cr离子是二价的（Cr $^{2+}$），而Cr $^{2+}$和三价的（Cr $^{3+}$）在重度N掺杂样品中共存。这一结果表明，掺杂的氮原子作为受体，但掺杂的空穴位于铬离子。在Cr $2p$吸收边处的XMCD信号的磁场依赖性中，在未掺杂、I掺杂和轻N掺杂的样品中观察到铁磁性行为，而在重N掺杂的样品中铁磁性被显著抑制，这与磁化强度测量的结果一致。
2011-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Radiation efficiency of heavily doped bulk n-InP semiconductor
利用光谱和时间分辨光致发光技术研究了不同温度下重掺杂n-InP晶片中少数载流子的迁移。由于Moss-Burstein效应，样品的部分透明性使得透射发光的研究成为可能。透射发光的时间演变几乎没有表面复合的影响，但强烈影响光子回收。衰减时间的温度依赖性表明俄歇复合在室温下作为主导的非辐射过程。辐射量子效率已在不同的掺杂水平进行了评估，并在2 × 1018 cm-3，它被发现高达97%，这使得n-InP适合闪烁体应用。
2010-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Bound Magnetic Polaron Interactions in Insulating Doped Diluted Magnetic Semiconductors
绝缘掺杂稀磁半导体（DMS）的磁行为的特征在于称为束缚磁极化子的大集体自旋的相互作用。这些材料的磁化率的实验测量表明，极化子-极化子相互作用是铁磁的，与反铁磁载流子-载流子相互作用相反，反铁磁载流子-载流子相互作用是半导体的特征。为了解释这种行为，已经开发了一个模型，其中极化子通过标准的直接载流子-载流子交换相互作用（由于虚载流子跳跃）和间接载流子-离子-载流子交换相互作用（由于极化子与间隙区域中的磁性离子的相互作用）相互作用。使用变分法，模型参数的最佳值被确定为温度的函数。在感兴趣的温度下，描述极化子-极化子相互作用的参数被发现几乎是温度无关的。对于这些常数参数的合理值，我们发现间接铁磁相互作用可以主导直接反铁磁相互作用，并导致极化子对齐。这一结果支持了绝缘掺杂DMS铁磁性的实验证据。
2001-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Magnetic-cations doped into a Double Perovskite Semiconductor
本文报道了两种基于磁性离子掺杂的双钙钛矿氧化物Sr_2Ga_（1-x）Cr_xSbO_6（0.1 < x < 0.4）和Sr_2Ga_（1-x）Fe_xSbO_6（0.1 < x < 0.4）的固溶体。所有的组合物结晶在相同的空间群（I4/m）作为其未掺杂的母相Sr 2GaSbO 6，与三价磁性阳离子Cr 3+或Fe 3+部分取代非磁性Ga 3+在一个B-阳离子网站。Cr和Fe掺杂相显示出掺杂剂磁矩之间的主要反铁磁耦合，并表现出随着取代度的增加而减小的带隙。
2021-11-23 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Electronic Structure of Mn doped GaAs, GaP, and GaN semiconductors
基于局域自旋密度近似（LSDA）和自相互作用修正的局域自旋密度方法（SIC-LSD），对Mn掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的电子结构进行了第一性原理计算.我们发现，这是至关重要的，使用自相互作用自由的方法来正确地描述电子基态。的SIC-LSD计算预测适当的电子基态配置的Mn在GaAs，GaP和GAN。对（GaMn）As中的磁矩和p-d交换进行了定量计算，结果与实验符合得很好。这些结果使我们能够验证常用的磁性半导体模型。此外，我们讨论了从密度泛函理论计算中提取局域能级结合能的微妙问题。我们提出了三种方法，考虑到最终状态的影响，以估计的结合能的锰在GaAs的d水平。我们发现计算值和估计从photoemisison实验之间有很好的协议。
2006-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Highly spin-polarized carriers and strong ferromagnetism in doped perovskite antiferromagnetic semiconductors
本研究通过第一性原理模拟证实，对CaTcO₃和NaOsO₃等室温钙钛矿反铁磁半导体进行载流子掺杂可获得高自旋极化特性与强铁磁性，为自旋电子器件提供了新的候选材料体系。
2023-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Atomic scale visualization of the p-d hybridization in III-V semiconductors doped with transition metal impurities
半导体主体中过渡金属杂质的p-d杂化是耦合价带电子和定域自旋的机制。我们利用扫描隧道显微镜和光谱学结合密度泛函理论在原子尺度上研究了Cr单杂质与GaAs基质的杂化。结合Cr在GaAs（110）表面的空间态密度映射和带隙态谱，我们给出了Cr在GaAs（110）表面强各向异性波函数的空间扩展和电子结构的详细图像.第一性原理计算可以识别每个状态的电子特征和起源，并表明实验观察到的III-V族半导体中3d金属杂质的主共振峰和具有“滴眼”波瓣的波函数是p-d杂交的直接局部证据。
2022-05-17 cond-mat.mtrl-sci
Magnetism in Mn Nanowires and Clusters as δ-doped Layers in Group IV Semiconductors (Si, Ge)
IV族半导体（Si/Ge）的Mn掺杂是通过在IV族基质中嵌入薄Mn膜作为δ掺杂层来实现的。Mn层由单原子Mn线的致密层组成，其垂直于Si（001）-（2x 1）二聚体行或Mn簇定向。纳米结构覆盖有非晶Si或Ge覆盖层，这保留了δ掺杂层的特性。与STM的键合环境的分析相结合的元素特定的检测与X射线磁性圆二色性的磁性签名。具有离子键特性的Mn线在a-Ge覆盖层上的磁矩最大（2.5 μB/Mn），a-Si覆盖层导致磁矩略有降低，这是由于键几何结构的细微变化。我们的结果直接证实了Mn吸附在Si（001）表面的磁性理论预测。δ掺杂层的磁矩淬灭到0.5μB/Mn，主要由团簇组成，从而形成Mn-Mn键的反铁磁成分。
2017-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Development of magnetism in Fe-doped magnetic semiconductors: Resonant photoemission and x-ray magnetic circular dichroism studies of (Ga,Fe)As
Fe掺杂的III-V族铁磁半导体（FMS）例如（In，Fe）As、（Ga，Fe）Sb、（In，Fe）Sb和（Al，Fe）Sb是用于自旋电子器件应用的有前景的材料，这是因为n型和p型材料两者的可用性以及高居里温度。另一方面，具有与Fe掺杂的III-V族FMS相同的锌掺杂晶体结构的（Ga，Fe）As显示出顺磁性。Fe掺杂的III-V族半导体中不同磁性的起源仍有待阐明。为了解决这个问题，我们使用共振光电子能谱（RPES）和X射线磁性圆二色性（XMCD）研究铁离子在顺磁性（Ga $_{0.95}$，Fe $_{0.05}$）As薄膜中的电子和磁性。Fe 2 $p$-3 $d$ RPES谱表明，Fe 3 $d$态与铁磁（Ga，Fe）Sb的态相似，估算的费米能级位于（Ga，Fe）As的带隙中间.（Ga $_{0.95}$，Fe $_{0.05}$）As的Fe $L_{2,3}$ XMCD谱显示出在Fe掺杂的FMS中没有观察到的前边缘结构，表明（Ga $_{0.95}$，Fe $_{0.05}$）As中的少数自旋（$\downarrow$）$e_\downarrow$态是空的. XMCD结果表明，（Ga $_{0.95}$，Fe $_{0.05}$）As中的载流子诱导铁磁相互作用比Fe掺杂的FMS中的载流子诱导铁磁相互作用短且弱.实验结果表明，$e_\downarrow$态的电子占据有助于铁掺杂…
2021-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Properties and Curie Temperature (130 K) of Heavily Mn-doped Quaternary Alloy Ferromagnetic Semiconductor (InGaMn)As Grown on InP
研究了低温分子束外延（LT-MBE）生长在InP衬底上的Mn重掺杂[（In 0.44 Ga 0.56）0.79 Mn 0.21]As薄膜的磁性。通过将生长温度降低到190 ℃，获得了具有高Mn含量（21%）的（InGaMn）As。当[（In0.44Ga0.56）0.79Mn0.21]As层的厚度等于或小于10 nm时，反射高能电子衍射（RHEED）图案和透射电子显微镜（TEM）显示没有MnAs聚集，表明生长了具有良好质量的均匀单晶。在磁性圆二色性（MCD）测量中，观察到大的MCD强度和130 K的高居里温度。
2003-03-18 cond-mat.mtrl-sci
Element- and momentum-resolved electronic structure of the dilute magnetic semiconductor manganese doped gallium arsenide
稀磁半导体由于其在室温下具有铁磁有序的潜力，以及各种独特的开关和自旋相关的导电性能，在基于自旋的电子学应用中具有前景。然而，过渡金属掺杂产生铁磁性的确切机制一直存在争议。在这里，我们研究了稀磁半导体（5%的锰掺杂砷化镓）布拉格反射驻波硬X射线角分辨光电子能谱，并解决其电子结构的元素和动量分辨组件。使用Ga 3d、Mn 2 p和As 3d核心能级的类似能量扫描，将测量的价带强度投影到元素分辨分量中，结果与元素投影布洛赫光谱函数非常一致，并澄清了这种原型材料的电子结构。该技术可广泛应用于其他多元素材料。
2018-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Single-particle Relaxation Time in Doped Semiconductors beyond the Born Approximation
我们比较的幅度的单粒子弛豫时间精确计算的可变相位的方法是在第一玻恩近似计算的杂质半导体，如Si和GaAs，假设库仑杂质是随机分布的中心。我们发现，对于典型的掺杂浓度在Si的玻恩近似可以高估约40%的单粒子弛豫时间和低估约30%。结果表明，在GaAs的情况下，差异通常是不太严重。我们的分析表明，在一般情况下，这些大的差异，硅产生强烈违反弗里德尔和规则。这种击穿发生在随机相近似开始击穿的掺杂密度范围内。此外，我们的研究结果表明，一个多离子校正的电子杂质散射需要高掺杂浓度。
2019-07-16 cond-mat.mtrl-sci
Linear scaling calculation of band edge states and doped semiconductors
线性标度方法提供总能量，但没有能级和正则波函数。利用密度矩阵纯化方法计算得到的密度矩阵，我们提出了一种N阶（O（N））方法来计算对光学性质和化学反应有重要意义的带边态的能量和波函数。此外，我们还在O（N）方法计算带边态的基础上，发展了一种O（N）算法来处理杂质半导体。我们通过将新方法应用于氮化硼（BN）纳米管和吸附有氢原子的BN纳米管来说明新方法的O（N）行为。系统地研究了各种BN纳米管的带隙，计算了BN纳米管中孤立吸附H原子时的受主能级。我们的方法简单，鲁棒性强，特别适合于自洽场电子结构理论的应用。
2006-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Infrared electrodynamics and ferromagnetism in the topological semiconductors Bi$_2$Te$_3$ and Mn-doped Bi$_2$Te$_3$
报道了Bi $_2$ Te $_3$和Mn掺杂Bi $_2$ Te $_3$外延薄膜的红外光学实验。在后一种薄膜中，拓扑非平凡的半导体基质中的Mn掺杂（4.5%）导致在低于$T_C$ =15 K的温度下出现时间反转的破缺铁磁有序.我们的光谱研究表明，这两种材料共享的Bi $_2$ Te $_3$的晶体结构，以及分类为体简并半导体。因此，在这两种材料中，费米能都位于Bi $_2$ Te $_3$导带中，此外，不需要调用拓扑表面态来描述电导率谱。我们还表明，德鲁德振子强度给出了一个简单的度量，以区分拓扑表面状态的起源的低频电导的可能性，并得出结论，无论是原始的和Mn掺杂的Bi $_2$ Te $_3$样品的电磁响应确实是占主导地位的散装材料的属性，而不是那些表面。然而，利用非平凡拓扑结构和磁性之间的相互作用的一个令人鼓舞的方面是，Mn掺杂的Bi $_2$ Te $_3$膜的温度依赖性表明，体载流子在介导铁磁性方面不起重要作用。因此，真正绝缘的块体可能仍然适合于在该稀磁拓扑半导体中形成铁磁基态。
2014-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon interaction and phonons in 2d doped semiconductors
该研究基于线性响应介电矩阵与第一性原理方法，建立二维掺杂半导体中屏蔽修正的声子及电子-声子相互作用理论，并以歧化石墨烯验证掺杂对长程耦合的显著抑制。
2025-06-07 cond-mat.mtrl-sci
Heteroepitaxial Growth and Multiferroic Properties of Mn-doped BiFeO3 films on SrTiO3 buffered III-V Semiconductor GaAs
采用脉冲激光沉积法在GaAs（001）衬底上以SrTiO 3（STO）为缓冲层生长了Mn掺杂BiFeO 3（MBFO）薄膜。X射线衍射结果表明，薄膜为纯（00 l）取向，MBFO（100）//STO（100），而STO（100）//GaAs（110）。压电响应力显微镜图像和极化-电场曲线表明，生长在GaAs上的MBFO薄膜具有有效的铁电开关。MBFO薄膜具有良好的铁电性能（2 Pr ~ 92 μC/cm 2，2 EC ~ 372 kV/cm）。在室温下，该异质结构具有饱和磁化强度为6.5emu/cm ~ 3，矫顽场约为123 Oe的铁磁特性。
2013-09-17 cond-mat.mtrl-sci
Mn-doped Ga(As,P) and (Al,Ga)As ferromagnetic semiconductors
p型（Ga，Mn）As在自旋电子学功能铁磁半导体材料方面取得了显著进展。然而，在其他III-V族主体如锑化物、GaP或（Al，Ga）As中也观察到了强空穴介导的铁磁性，这为优化主体成分朝向更高的铁磁性居里温度打开了广阔的可能性领域。在这里，我们探讨理论上的铁磁性和Mn掺入Ga（As，P）和（Al，Ga）As三元主机。虽然合金化（Ga，Mn）与Al的居里温度只有很小的影响，我们预测的居里温度在较小的晶格常数Ga（As，P）主机相当大的增强。与（Al，Ga）As相比，Mn掺杂的Ga（As，P）在载流子和力矩补偿间隙Mn杂质的形成方面也是有利的。在（Ga，Mn）（As，P）中，我们发现这些有害杂质的部分浓度随着P含量的增加而显著降低。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Band structure model of magnetic coupling in semiconductors
提出了一个统一的能带结构模型来解释Mn-杂质半导体中的磁有序现象。该模型基于Mn离子和主体元素之间的$p$ - $d$和$d$ - $d$能级排斥，并且可以成功地解释在所有Mn掺杂的II-VI族和III-V族半导体如CdTe、GaAs、ZnO和GAN中观察到的磁有序。该模型为今后磁性半导体的能带结构工程提供了一个简单的指导。
2005-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Peculiarities of polarization switching in ferroelectric semiconductors with charged inhomogeneities
我们提出了带电缺陷铁电半导体极化反转特性的唯象描述和占主导地位的非本征导电。我们修正了Landau-Ginsburg方法，证明了上述非均匀系统的宏观状态可以用三个序参量的三个耦合方程来描述。无论是实验观察到的矫顽场值远低于热力学和各种磁滞回线变形（轻微，收缩和双循环）已获得在我们的模型的框架。这些结果定性地解释了掺Ce的SBN单晶、掺Nd的PZT薄膜和掺La的PZT陶瓷等铁电体材料中的铁电开关现象。
2004-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Piezoelectric properties of substitutionally doped $β$-Ga$_2$O$_3$
现代半导体材料越来越多地用于多学科系统中，展示了机械应变和电子势之间的交叉相互作用，这使得高灵敏度，自供电传感器设备中的应用无处不在。这种半导体材料表现出压电性能的基本前提之一是晶体结构的非中心对称性。$β$ -Ga $_2$ O $_3$由于其超宽带隙而成为一种新兴的化合物半导体材料。然而，原始的$β$ -Ga $_2$ O $_3$具有反转中心，没有显示出压电效应.本工作利用第一性原理方法发现，替位掺杂的$β$ $_2$ O $_3$具有压电性质，而以往对其替位掺杂的研究主要集中在提高电导率和形成半导体异质结方面。更有趣的是，它是从这项工作揭示了形成能有一个明确的关系与压电系数。
2021-06-03 cond-mat.mtrl-sci
Search for a Metallic Dangling-Bond Wire on $n$-doped H-passivated Semiconductor Surfaces
我们从理论上研究了Si（001）：H和Ge（001）：H衬底中中性和掺杂$n$的悬挂键（DB）准一维结构（线）的电子性质，目的是识别原子级互连，表现出金属导电性，用于表面电路。无论是中性的还是掺杂的，DB线都容易受到几何畸变的影响，或者具有使其半导体化的磁基态。然而，从我们的研究中，我们已经确定了一个例外-一个二聚体行完全剥离氢钝化。这样的DB-二聚体线示出了电子能带结构，其对掺杂水平非常不敏感，因此，可以操纵费米能级的位置，将其移动远离间隙。输运计算表明，DB-二聚体线中的金属传导可以存活热诱导的无序，但对不完美的图案化更敏感。总之，DB-二聚体线显示出显着的稳定性掺杂，并可以作为一个一维的金属导体上$n$掺杂的样品。
2016-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Field Effect Magnetization Reversal in Ferromagnetic Semiconductor Quantum Wells
我们预测，一种新的偏置电压辅助磁化反转过程将发生在Mn掺杂的II-VI族半导体量子阱或异质结与载流子诱导的铁磁性。这种效应是由于强交换耦合引起的子带混合，导致电可调的磁滞回线。我们的模型计算是基于Mn掺杂量子阱中载流子感生铁磁性的平均场论和对主体II-VI族半导体价带的半唯象描述。
2001-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of structural distortion and nature of bonding on the electronic properties of defect and Li doped CulnSe2Chalcopyrite Semiconductors
本文报道了黄铜矿半导体CuInSe 2、CuIn 2Se 4和Cu0.5Li0.5InSe2的结构和电子性质。我们的计算是基于紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）中的密度泛函理论。计算的晶格常数、阴离子位移（u）、四角畸变（η = c/2a）和键长与实验值符合得很好。结果表明，这些化合物是直接带隙半导体。在LDA的限制范围内，我们计算的CuInSe_2和Cu_（0.5）Li_（0.5）InSe_2的带隙分别为0.79eV和1.08eV，与实验值符合得很好。CuIn_2Se_4的带隙为1.50 eV。由于p-d杂化，CuInSe 2、CuIn 2Se 4和Cu0.5Li0.5InSe2的带隙分别减小了59.57%、23.61%和48.82%;由于结构畸变，CuInSe 2、CuIn 2Se 4和Cu0.5Li0.5InSe2的带隙分别减小了16.85%、9.10%和0.92%。我们还讨论了键的性质对所有三个化合物的电子性质的影响。
2011-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous ferromagnetic metal-semiconductor transition in electron-doped EuO
我们提出了一个通用的框架来描述电子掺杂的EuO的同时的顺电铁磁和超导体到金属的转变。该理论正确地描述了详细的实验特征的电导率和磁化强度，特别是掺杂的居里温度的依赖性。相关诱导的杂质网站上的本地时刻的存在是必不可少的这种描述。
2007-12-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Studies on temperature dependent semiconductor to metal transitions in ZnO thin films sparsely doped with Al
为了详细研究Al掺杂浓度为0.02%至2%的ZnO薄膜的半导体到金属转变（SMT），我们使用顺序脉冲激光沉积在（0001）蓝宝石衬底上生长了这些薄膜。结果发现，在薄膜中的Al浓度单调增加的氧化铝和ZnO的目标在沉积过程中使用的烧蚀时间的比率。使用X射线光电子能谱，它被发现，而大多数的Al原子占据的Zn网站在ZnO晶格中，一小部分的Al也进入存在于薄膜中的晶界。所观察到的SMT温度从~ 270 K降低到~ 50 K，随着Al浓度从0.02%增加到0.25%。在~ 0.5%至2%的Al浓度范围内，这些掺杂的ZnO膜在所有温度下均显示出金属行为，而不经历任何SMT。基于电子的热激活和电子散射由于晶界，离子杂质和声子的理论模型已被开发来解释所观察到的浓度和温度依赖的SMT。
2013-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-Phonon Hybridization in Doped Semiconductors from First Principles
本研究针对掺杂半导体中等离激元与声子的非绝热杂化及相互屏蔽的第一性原理研究空白，通过将戴森方程转化为等效阻尼振子的频率无关动力学矩阵实现计算，结果与拉曼数据吻合，为相关光谱实验提供理论参考。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Colossal Positive Magnetoresistance in a Doped Nearly Magnetic Semiconductor
本文报道了FeSb $_{2}$金属化诱导的正巨磁电阻效应。讨论了轨道磁共振和量子干涉对增强电阻率磁场响应的贡献。
2008-01-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Carrier induced ferromagnetism in room temperature ferromagnetic semiconductor rutile TiO2 doped with Co
铁磁半导体金红石型（Ti，Co）O2在室温下表现出反常的霍尔效应。反常霍尔效应以及磁光响应对载流子浓度的强烈依赖性表明该化合物中存在载流子诱导的铁磁性。这两种铁磁响应都是由主半导体带边的载流子引起的，表明自旋电子器件在室温下工作的可能性。
2003-07-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Absence of an intrinsic value for the surface recombination velocity in doped semiconductors
对于掺杂在10 $^{16}$ cm $^{-3}$范围以上的n型和p型半导体，给出了表面复合速度$S$和表面费米能级解钉扎能作为光激发功率（$P$）的函数的自洽表达式.测量$S$的p型GaAs薄膜使用一种新的偏振微发光技术被用来说明两个极限情况下的模型。对于自然氧化的表面，$S$由$P$中的幂律描述，而对于钝化的表面，$S^{-1}$随$P$而变化。此外，发现$S$随表面态密度和体掺杂水平的变化是费米能级解除钉扎的结果，而不是本征表面复合速度的变化。它的结论是，$S$依赖于$P$在整个实验可达到的范围内的激发功率，因此，没有固有值可以确定。因此，以前报道的半导体材料范围内的$S$值仅对特定的激发功率有效。
2013-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Plasmonics in heavily-doped semiconductor nanocrystals
重掺杂半导体杂质半导体纳米晶具有可调谐等离子体激元带的特性，近年来受到越来越多的关注。在这里，我们介绍这种类型的材料，重点是它们的结构和光物理性能。除了他们的连续波等离子体响应，描述了理论和实验，我们还回顾了最近的结果，他们的瞬态，超快响应。这是成功地解释了适应模型的超快响应的金纳米粒子。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large thickness dependence of the carrier mobility in a transparent oxide semiconductor, La-doped BaSnO3
在（001）SrTiO_3和（001）MgO衬底上制备的2%La掺杂BaSnO_3（LBSO）薄膜的载流子迁移率与薄膜厚度密切相关，而与晶格失配无关（SrTiO_3为+5.4%，MgO为-2.3%）。虽然我们观察到晶格参数有很大的差异，（SrTiO 3约85 nm，MgO约20 nm）、表面形貌和失配位错密度，迁移率几乎同时随厚度增加，并在约100 cm 2 V-1 s-1处饱和，同时接近标称载流子浓度（=[2%La3 +]），清楚地表明迁移率的行为取决于膜厚度。这些结果有助于理解LBSO薄膜的迁移率行为，并对进一步提高LBSO薄膜的迁移率具有重要意义。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
A viable and accurate route to GW simulations of metals and doped semiconductors
Istituto Nanoscienze- CNR, S3（意大利国家研究委员会纳米科学研究所）；Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia（摩德纳和雷焦艾米利亚大学）；Dipartimento di Fisica, Università di Roma La Sapienza（罗马第一大学物理系）
本文提出一种高效的全从头算方法计算屏蔽库仑势，用于二维和三维金属的GW修正，通过插值、外推及动力学效应处理带内极化率，实现掺杂二维半导体带隙重整化与ARPES实验高度一致。
2026-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Chern Insulator in magnetic-doped two-dimensional semiconductors
University of Maine（缅因大学）
通过强自旋轨道耦合诱导非平凡能带，实现非零陈数，验证了掺杂态在价带边诱导能带翻转，为量子反常霍尔效应提供了新平台。
2026-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Densities of states in Fe-doped III-V semiconductors: a first-principles study
采用第一性原理超原胞方法研究了Fe掺杂Ⅲ-Ⅴ族半导体的电子结构。发现它们的电子结构与Mn掺杂的电子结构基本相同，除了Fe的额外电子占据多数自旋$p$杂化反键态（$t_{a,\uparrow}$）或少数自旋$e$态（$e_{\downarrow}$），并且Fe的$d$分态密度的重心高于Mn。计算结果表明，当$e_{\downarrow}$态开始被占据时，铁磁性出现。发现由$s$杂交引起的条带分裂显著小于由$p$ - $d$杂交引起的条带分裂。这表明，即使在$n$型化合物中，$s,p$ - $d$交换相互作用也不是Fe掺杂铁磁半导体的高温铁磁性的原因。
2019-08-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
