Valence band offset, strain and shape effects on confined states in self-assembled InAs/InP and InAs/GaAs quantum dots
本文系统地研究了InAs/InP和InAs/GaAs自组装量子点的单粒子和多体性质随量子点周围基质价带偏移的变化。我使用原子论，经验紧束缚的方法，并执行数值计算要求为50万原子纳米系统。我证明了量子点中的整体限制是两个关键因素的非平凡的相互作用：应变效应和价带偏移。结果表明，应变效应既决定了透镜型InAs/GaAs量子点的特殊空穴态结构，又决定了通常认为的“低应变”透镜型InAs/InP量子点的“壳”状空穴态结构。我还证明了应变导致了盘型（，，铟冲洗”）InAs/GaAs和InAs/InP量子点的空穴态的单带状行为。我展示了应变和价带偏移如何影响量子点的多体性质：激子精细结构，有效纠缠光子对产生的重要因素，以及双激子和带电激子的结合能
2013-08-29 cond-mat.mes-hall
P-Type Tunnel FETs With Triple Heterojunctions
采用三异质结（3 HJ）设计来改进p型InAs/GaSb异质结（HJ）隧道FET。添加的两个异质结（源极中的AlInAsSb/InAs和沟道中的GaSb/AlSb）显著缩短了隧道距离并产生两个共振态，大大提高了导通态隧穿概率。此外，源极费米简并通过增加源极（AlInAsSb）态密度而减小，并且关态泄漏通过较重的沟道（AlSb）空穴有效质量而减小。量子弹道输运模拟表明，当V_{DD} = 0.3V，I_{OFF} = 10^{-3}A/m时，沟道长度为30 nm（15 nm）时，器件的I_{ON}为582 A =m（488 A =m），与n型3 HJ器件相当，明显超过p型硅MOSFET。同时，输出特性中的非线性开通和延迟饱和也得到了很大的改善。
2016-05-23 cond-mat.mes-hall
Microstructure and Conductance-Slope of InAs/GaSb Tunnel Diodes
InAs/GaSb和类似材料系统由于良好的能带对准而作为隧道场效应晶体管（TFFET）的异质结引起了极大的兴趣。然而，目前很少有人了解如何这样的TFRECT的材料缺陷和非理想性的影响。我们提出了测量的电导斜率为各种InAs/GaSb异质结通过两个终端的电气测量，消除三端寄生效应，使直接研究的微结构对隧穿的影响。利用这一点，我们可以预测TFTs的阈下波动如何取决于微观结构。我们还展示了金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的结构的生长和电气特性-一个一般更可扩展的过程相比，分子束外延（MBE）。我们确定，界面附近的失配位错和点缺陷可以导致能带隙和局部能带弯曲，导致陷阱辅助泄漏路线和不均匀的带对齐整个结区，降低电导斜率的陡度的能态。尽管晶格失配很小，但由于混合成分产生的大应变导致的驰豫，在GaSb上的InAs中仍然形成失配位错。这可以通过在InAs上生长GaSb、使GaSb底层应变或降低界面区域中的InAs生长温度来规避。电导斜率也可以通过在更高的温度下退火样品来改善，我们认为这可以消除点缺陷，并平均出界面上能带排列的主要波动。使用这些技术的组合，我们可以大大提高陡峭的电导斜率，这可能会导致陡峭的亚阈值摆动在TFFDs在未来。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Assessment of the notions of band offsets, wells and barriers at nanoscale semiconductor heterojunctions
外延生长的半导体异质结构提供了以非常受控的方式定制载流子的潜在景观的可能性。在平面晶格匹配的异质结构中，电势确实具有非常简单且容易预测的行为：除了在界面处存在台阶（不连续性）之外，它在任何地方都是恒定的，而台阶（不连续性）仅取决于接触的半导体的组成。在本文中，我们证明了这种普遍接受的图像在纳米异质结构中可能是无效的（例如，量子点、棒、纳米线），其目前可以以多种形式制造。应用于包含多达75000个原子的系统的自洽紧束缚计算确实表明，在轴向异质纳米结构中，势可能具有更复杂的行为：如果纳米结构没有被均匀的壳覆盖，则带边可以显示出远离界面的显著变化。这些结果提出了新的策略，以工程师的纳米级物体的电子特性，例如传感器和photopolics。
2011-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertical transport and electroluminescence in InAs/GaSb/InAs structures: GaSb thickness and hydrostatic pressure studies
我们测量了具有类GaAs界面键合和GaSb厚度在0-1200 μ m之间的InAs/GaSb/InAs双异质结的电流-电压特性。对于GaSb厚度为$>$ 60 μ m的所有DH，观察到负微分电阻（NDR），低于该负微分电阻，观察到I-V形状的急剧变化和显著的滞后。的I-V的温度依赖性被发现是非常强的低于这个临界GaSb厚度。还介绍了选定的DHE 3在11 kbar的静水压力下的I-V特性。最后，在1巴下观察到中红外电致发光，阈值在NDR谷偏压下。在分析中提出的能带轮廓计算是显着不同的文献中给出的，并出现由于正电荷，它被认为将建立在偏置下的GaSb层。我们的结论是，在DHdR的主导导电机制是最有可能出现的非弹性电子重空穴相互作用类似于观察到的单异质结（SHdR）与“GaAs样”的界面键合，而不是出的共振电子轻空穴隧穿提出的Yu等人。齐纳隧穿机制被证明有助于超过NDR的背景电流。
2001-09-26 cond-mat.mes-hall
Realizing Wide Bandgap P-SiC-emitter Lateral Heterojunction Bipolar Transistors with low collectoremitter offset voltage and high current gain - A novel proposal using numerical simulation
本文提出了一种利用双带隙发射极降低宽禁带SiC-P-发射极横向HBT集电极-发射极失调电压的新方法。在我们的方法中，集电极-发射极偏移电压VCE（偏移）是通过使用SiC-on-Si P-发射极来消除发射极-基极（EB）结和集电极-基极（CB）结之间的内置电势差而显著降低的。我们证明了所提出的双带隙P发射极HBT与SiGe基极和肖特基集电极一起，不仅具有非常低的VCE（偏移），而且还具有高电流增益，降低Kirk效应，优良的瞬态响应和高截止频率。我们使用二维器件模拟详细评估了所提出的器件的性能，并提出了一种可能的BiCMOS兼容制造工艺。
2010-08-18 cond-mat.mes-hall
Determination of band alignment in the single layer MoS2/WSe2 heterojunction
过渡金属二硫属化合物（TMD）作为二维电子材料的出现激发了基于TMD异质结构的新型电子和光子器件的建议。本文报道了用微束X射线光电子能谱学（μ-XPS）和扫描隧道显微镜/能谱（STM/S）测量TMD异质结构能带偏移的方法。我们确定了$\textrm{MoS}_2$和$\textrm{WSe}_2$之间的II型对齐，其价带偏移（VBO）值为0.83 eV，导带偏移（CBO）为0.76 eV。第一性原理计算表明，在这种异质结构与不同的硫族元素原子，电子结构的$\textrm{WSe}_2$和$\textrm{MoS}_2$被很好地保留在各自的层，由于一个弱的层间耦合。此外，从密度泛函理论（DFT）得到0.94 eV的VBO，与实验测定一致。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band-offset-induced lateral shift of valley electrons in ferromagnetic MoS$_2$/WS$_2$ planar heterojunctions
从理论上研究了正常MoS $_2$和铁磁WS $_2$单层构成的平面异质结中谷电子的低能相干输运和Goos-Hänchen（GH）横向位移.本文考虑了两种类型的异质结：WS $_2$ /MoS $_2$ /WS $_2$（A型）和MoS $_2$ /WS $_2$ /MoS $_2$（B型），电子入射在MoS $_2$区，其中电子的横向移动是由两种半导体的能带排列引起的。结果表明，由于WS $_2$ /MoS $_2$两界面之间的电子约束，使入射电子以适当的入射角沿界面传播，A型异质结可以起到电子波导的作用.在这种情况下，从界面的全反射电子的自旋和谷相关的GH移位导致在行进足够长的距离后具有不同的自旋谷指数的分离的电子。然而，在B型异质结中，对于穿过结构的入射电子束发生透射共振，并且可以实现传播状态中的大的自旋和谷依赖的横向位移值。因此，透射的电子在空间上很好地分离成具有不同自旋谷指数的电子。我们的研究结果表明，过渡金属二硫属化合物的平面异质结可以用作自旋谷光束滤波器和/或分裂器，而无需外部门控。
2018-03-10 cond-mat.mes-hall
A High-Performance InAs/GaSb Core-Shell Nanowire Line-Tunneling TFET: An Atomistic Mode-Space NEGF Study
利用紧束缚模式空间NEGF技术，我们探索了III-V核壳（CS）纳米线（NW）异质结TFET的基本物理，设计和性能潜力。CS TFET线隧穿电流随着芯直径$d_{C}$显著增加，并且对于$d_{C}$ = 6.6 nm，CS TFET线隧穿电流超过最佳III-V轴向点隧穿NW异质结TFET $I_{ON}$高达6倍。然而，在低电源电压下达到如此高的电流水平，需要并涉及特定的，有时是意想不到的优化和物理，在这里进行了彻底的研究。尽管普遍接受的观点，我们也显示和解释弱栅长度依赖性观察到的线隧穿电流在III-V TFET。我们进一步研究了电子-声子散射和离散掺杂剂杂质带尾对优化的CS NW TFPs的影响。包括这些非理想性，CS-TFET逆变器的性能显着优于轴向TFFET。低功耗（LP）VDD = 0.35V的CS反相器延迟与使用VDD = 0.55V的高性能（HP）Si CMOS的CS反相器延迟相当，这显示了具有HP速度的LP TFET技术的前景。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall
Optical transition in self-assembled InAs/GaAs quantum lens under high hydrostatic pressure
我们模拟了具有透镜形状的自组装量子点的光致发光光谱对流体静压的依赖性。我们测试了带偏移和电子-空穴有效质量对点透镜光发射的物理影响。该模型可以实现以获得量子点中涉及的参数的定性信息或作为压力的函数的测量的光学性质。
2008-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-hole interactions in coupled InAs-GaSb quantum dots based on nanowire crystal phase templates
我们报道了一种耦合量子点结构的生长和表征，该结构利用纳米线模板进行径向异质结构的选择性外延。起点是具有纤锌矿结构薄段的闪锌矿InAs纳米线。这些部分具有双重作用：它们作为隧道势垒的电子输运在InAs的核心，他们也局部抑制生长的GaSb壳，导致同轴InAs-GaSb量子点与集成的电探针。平行量子点结构的主机空间分离的电子和空穴的相互作用，由于II型中断的间隙的InAs-GaSb异质结。研究了电子和空穴输运过程中的库仑阻塞现象，观察到了电子和空穴的周期性相互作用，并通过模拟再现了这种相互作用。扭曲的库仑菱形表示电压引起的基态跃迁，可能是由于薄的GaSb壳层中空穴的空间分布的变化。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall
Effect of anharmonicity of the strain energy on band offsets in semiconductor nanostructures
本文考虑原子间势的非谐性，对高应变半导体异质结构的导带和价带阶进行了定量模拟。的非谐性导致较弱的压缩流体静力应变比常用的准谐波近似的基廷模型。包括在模拟应变InAs/GaAs纳米结构的非谐性的结果在原子水平上计算的电子带偏移的改善高达100毫电子伏相比，实验。
2004-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Heterojunction Vertical Band-to-Band Tunneling Transistors for Steep Subthreshold Swing and High ON Current
我们提出了一种异质结垂直隧道场效应晶体管，并使用自洽的弹道量子输运模拟，它可以提供非常陡峭的亚阈值摆幅和高导通电流，从而提高隧道场效应晶体管的可扩展性，以实现高性能。器件的口袋区的导通由异质结势垒高度的调制决定。导通的陡度增加，因为在口袋和下面的区域中的隧穿的同时开始，并且还由于口袋中的垂直隧穿对电流的贡献。这些因素可以通过调整异质结带偏移来设计。
2011-03-15 cond-mat.mes-hall
Fermi level tuning and band alignment in Mn doped InAs/GaSb
InAs/GaSb主机已被证明产生螺旋拓扑边缘状态的断裂的带隙排列。在将Mn引入到结构中时，已经预测其具有量子化的反常霍尔效应。在这里，我们表明，在InAs/GaSb中的InAs上的稀Mn掺杂，允许费米能级的调谐，引入顺磁性，但也对系统的能带对准具有重要的影响。在Mn掺杂样品中测量的Shubnikov-de-Haas振荡、回旋共振和非线性霍尔效应表明了高迁移率二维电子气和空穴气的共存。相反，在未掺杂的InAs/GaSb中，观察到纯n型输运。我们假设Mn的受主能级可以钉扎费米能级附近的价带边缘的InAs，远离界面，这引入了一个强大的带弯曲，以保持带偏移在InAs/GaSb界面。因此，在这种结构中实现QAHE将需要仔细控制能带对准以保持拓扑绝缘特性。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band-edge energy and band offsets of monolayer of molybdenum and tungsten chalcogenide
本文报道了钼和钨的二硫属化物MX_2（M=Mo，W; X=S，Se，Te）单分子膜的准粒子能。除了计算带隙，我们已经实现了收敛的绝对能带能量相对于真空水平。与其他方法的结果相比，GW计算揭示了更大的带隙和不同的绝对能带能量，因为增强的多电子效应。有趣的是，我们完全收敛的准粒子能量认可了带隙中心近似，使其成为估计准粒子能量的方便方法。在这项工作中获得的绝对准粒子的能量和能带偏移是重要的异质结器件和化学催化剂的设计基于单层二硫族化合物。
2013-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Esaki diodes in van der Waals heterojunctions with broken-gap energy band alignment
由二维（2D）层状材料组成的范德华（vdW）异质结作为固态材料家族而出现，其表现出可以为高性能电子和光子应用提供动力的新颖物理现象。在这里，我们提出了一个重要的积木在VDW固体：室温（RT）江崎隧道二极管的第一个演示。江崎二极管是在由黑磷（BP）和二硒化锡（SnSe 2）制成的VDW异质结构中实现的，这两种半导体具有带隙偏移。BP和SnSe 2之间存在薄的绝缘势垒，使得在正向偏置电流-电压特性中观察到显著的负微分电阻（NDR）区域，峰谷比在300 K为1.8，在80 K为2.8。一个弱的温度依赖性的NDR表明电子隧穿是占主导地位的传输机制，和理论模型显示出良好的协议与实验结果。此外，破隙带对齐证实了结光响应和磷双平面在一个单一的BP层中的解决在透射电子显微镜（TEM）的第一次。我们的研究结果代表了对vdW异质结的基本理解的重大进展，并拓宽了二维层状材料的潜在应用基础。
2015-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Scalable GaSb/InAs tunnel FETs with non-uniform body thickness
GaSb/InAs异质结隧穿场效应晶体管具有亚阈值摆幅大、通态电流大（$I_{\rm{ON}}$）的优点，是未来低功耗集成电路的强有力候选器件。然而，在短的通道长度，他们遭受来自小的带隙和小的有效质量的InAs通道的大隧穿泄漏。如本文所提出的，通过减小沟道厚度同时保留厚的源极-沟道隧道结，从而形成具有非均匀体厚度的设计，可以显著减轻该问题。由于量子限制，薄的InAs沟道提供了大的带隙和大的有效质量，减少了双极和源漏隧穿泄漏在截止状态。厚的GaSb/InAs隧道结，相反，提供了一个低的隧道势垒和小的有效质量，允许一个大的隧道概率在ON状态。此外，限制诱导的带不连续性增强了隧道电场并产生共振态，进一步改善了$I_{\rm{ON}}$。原子量子输运模拟表明，在15 nm沟道长度、$I_{\rm{OFF}}=1\times10^{-3}$ A/m和$V_{\rm{DD}}=0.3$ V下，可获得弹道式$I_{\rm{ON}}=284$ A/m。而在均匀体厚度下，可获得的最大$I_{\rm{ON}}$仅为25 A/m。模拟还表明，该设计可扩展到亚10 nm的沟道长度。
2016-07-17 cond-mat.mes-hall
Bandgap and Band Offsets Determination of Semiconductor Heterostructures using Three-terminal Ballistic Carrier Spectroscopy
利用弹道电子和空穴的三端隧道发射，我们已经开发了一种方法来自洽地测量半导体的带隙和半导体异质结的带不连续性，而无需任何先决条件的材料参数。对晶格匹配的GaAs/AlxGa 1-xAs和GaAs/（AlxGa 1-x）0.51In 0.49P单势垒异质结进行了测量。在4.2 K下测量了AlGaAs和AlGaInP的带隙，分辨率为几meV。对于GaAs/AlGaAs界面，测得的伽马带偏移比为60.4：39.6（+/-2%）。对于GaAs/AlGaInP界面，该比率随Al摩尔分数而变化，并且更多地分布在价带中。一个非单调的Al组分依赖的GaAs/AlGaInP界面处的导带偏移观察间接间隙制度。
2009-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Transport Simulation of III-V TFETs with Reduced-Order K.P Method
III-V族隧穿场效应晶体管（TFFET）由于其陡峭的亚阈值斜率和大的导通电流，在未来的低功耗电子应用中具有巨大的潜力。他们使用非平衡格林函数方法的3D量子输运研究在计算上非常密集，特别是当与多带方法如八带K.P方法相结合时。为了减少数值计算的开销，本文发展了一种有效的降阶方法，并将其应用于研究同质结InAs和异质结GaSb-InAs纳米线薄膜晶体管。器件性能得到各种沟道宽度，沟道长度，晶体取向，掺杂密度，源极袋长度，和应变条件。
2015-11-08 cond-mat.mes-hall
Interface excitons at lateral heterojunctions in monolayer semiconductors
我们研究了单层过渡金属二硫属化物（TMD）的横向II型异质结的界面激子，其中电子和空穴更喜欢留在结的互补侧。我们发现，虽然一维界面激子的有效半径（电子-空穴间距）远大于二维激子，但一维界面激子具有与二维激子相同数量级的巨大结合能。结合能、激子半径和光学偶极子强烈地依赖于结处的能带偏移。研究了电子-空穴库仑交换作用引起的谷间耦合和封闭三角形界面的量子限制效应。小三角形实现了对激子的一维量子点限制，当三角形尺寸变化时，我们发现激子从非简并基态到简并态的跃迁。我们的研究结果将有助于实现基于单层半导体横向异质结结构的光电子器件。
2018-07-25 cond-mat.mes-hall
In-depth Understanding of the Band Alignment and Interface States Scenario in Bi$_2$O$_2$Se/SrTiO$_3$ Ultrathin Heterojunction
本研究利用 HRXPS 揭示 Bi$_2$O$_2$Se/SrTiO$_3$ 超薄异质结的 I 型能带偏移，并指出界面态诱导内建电场形成人字形能带构型。
2024-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Electronic properties of InAs/EuS/Al hybrid nanowires
我们研究了InAs/EuS/Al异质结的电子性质，这是最近的实验[S. Vaitiekenas \emph{et al.}，Nat. Phys.（2020）]，结合光谱结果和微观器件模拟。特别是，我们使用角分辨光电子能谱研究在InAs/EuS界面的能带弯曲。由此产生的频带偏移值作为一个重要的输入，随后的微观器件模拟，使我们能够映射的电子波函数分布。我们的结论是在Al/EuS以及InAs/EuS界面的磁邻近效应都是必不可少的实现拓扑超导在零外加磁场。映射的拓扑相图作为栅极电压和邻近诱导的交换耦合的函数，我们表明，铁磁混合纳米线与重叠的Al和EuS层可以成为一个拓扑超导体在现实的参数制度，和拓扑相位可以通过外部门控优化。我们的工作突出了需要一个相结合的实验和理论的努力，忠实的器件模拟。
2020-12-10 cond-mat.mes-hall
Investigation of Band-Offsets at Monolayer-Multilayer MoS2 Junctions by Scanning Photocurrent Microscopy
MoS 2的能带结构随厚度的变化表明在单层（1 L）和多层（ML）薄膜的界面处存在能带的不连续性。这种异质结的特性进行了分析，在这里使用电流与电压的测量，扫描光电流显微镜，和有限元模拟的载流子运输。整流I-V曲线之间的接触对两侧的1 L-ML结，并观察到一个强大的偏置依赖的光电流在结。不同的载流子浓度和电子亲合势的有限元器件模拟表明，在单层/多层结的II型带对齐再现的整流电特性和偏置下的光电流响应。然而，零偏置结光电流及其能量依赖性不能用传统的光伏和光热电机制来解释，表明热载流子的贡献。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Direct nanoscale mapping of band alignment in single-layer semiconducting lateral heterojunctions
Aarhus University（奥胡斯大学）；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡格浦尔分校）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；National Institute for Materials Science（日本物质材料研究所）；Stanford University（斯坦福大学）
本研究通过纳米ARPES和光致发光结合，实现了单层半导体横向异质结中能带对齐的纳米级映射，揭示了II型能带对齐的机制，并为定制能带工程提供了平台。
2026-02-03 cond-mat.mes-hall
Layered material GeSe and vertical GeSe/MoS2 p-n heterojunctions
第IV族单硫属化物正在成为石墨烯、过渡金属二硫属化物（TMDC）和黑磷（BP）之外的一类新的层状材料。本文报道了GeSe及其异质结构的能带结构和输运性质的实验和理论研究。我们发现，GeSe具有显着的各向异性的电子输运，沿扶手椅方向的电导最大。密度泛函理论计算表明，有效质量是2.7倍大沿锯齿方向比扶手椅方向，这种质量各向异性解释了观察到的各向异性电导。GeSe的晶体取向证实了角分辨偏振拉曼测量，这是进一步支持计算的正交结构的拉曼张量。新型GeSe/MoS 2 p-n异质结的制作，结合自然的p型掺杂GeSe和n型掺杂MoS 2。测得的结电流的温度依赖性表明，GeSe和MoS 2具有II型带对齐的导带偏移为~0.234 eV。GeSe的各向异性电导可以使得能够开发新的电子和光电子器件，例如具有通过光偏振方向连续可调的谐振频率的高效热电器件和等离子体激元器件。独特的GeSe/MoS 2 pn结与第二类对准可能成为低功率应用的垂直隧穿场效应晶体管的基本构件。新型p型层状材料GeSe还可以与n型TMDC组合以形成异质互补金属氧化物半导体（CMOS）电路。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall
Band bending profile and band offset extraction at semiconductor-metal interfaces
半导体-金属界面的能带排列在现代电子学中起着至关重要的作用，但仍然难以理论预测和实验测量。对于具有强能带弯曲的界面，一个主要的困难来自于内建势，它导致光谱测量中的带谱展宽和移动。在这项工作中，我们提出了一种方法来解决的带对齐的掩埋半导体金属接口使用芯级光电子能谱和自洽电子结构模拟。作为一个证明的原则，我们应用该方法的清洁原位生长的InAs（100）/Al界面，一个系统具有强大的内置带弯曲。由于高信噪比的核心水平的光谱所提出的方法可以使用在以前无法访问的超导体-金属界面，并支持有针对性的设计的新型混合设备，并形成一个接口参数数据库的基础，指定的超导体-金属系统的合成过程。
2019-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Carrier localization and miniband modeling of InAs/GaSb based type-II superlattice infrared detectors
详细研究了InAs/GaSb基Ⅱ型超晶格（T2 SL）中红外探测器结构的载流子局域化、微带和光谱电流的微观特征。在动量和相位松弛弹性散射过程的存在下，我们表明，有效质量近似下的自洽非平衡格林函数方法可以是一个有效的工具，公平地预测的迷你带和光谱输运性质及其依赖于设计参数，如层厚度，超晶格周期，温度和内置的潜力。为了对该模型进行基准测试，我们首先评估了具有周期性边界条件的无限T2 SL的带特性，采用微扰八带$\bf{k.p}$框架内的有限差分离散包络函数近似。组成材料层厚度对能带边缘位置和有效质量的强烈依赖性提供了设计用于广泛操作的性能特定探测器的主要指导方针。展望未来，我们表明，使用有限的T2 SL结构中的格林函数框架，可以估计的带隙，带偏移，态密度，和空间重叠符合$\bf{k.p}$的结果和实验数据。最后，通过对基于势垒的多色非周期复杂T2 SL结构的能带排列的合理估计，说明了该方法的优越性。因此，这项研究提供了深入的物理见解的载流子限制在破隙异质结构，并设置一个完美的阶段，在全量子图像中进行输运计算。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Surface passivated and encapsulated ZnO atomic layer by high-$κ$ ultrathin MgO layer
原子透明的垂直排列的ZnO基范德华材料已开发的表面钝化和封装的MgO原子层使用材料的设计，物理性能进行了研究。钝化和封装导致光学和电子性能的显着改善。MgO与ZnO、ZnO与MgO/ZnO、ZnO与MgO/ZnO/MgO异质界面之间的价带偏移$ΔE_v$分别为0.37 $\pm$ 0.02、-0.05 $\pm$ 0.02、-0.11 $\pm$ 0.02 eV;导带偏移$ΔE_c$被推导为0.97 $\pm$ 0.02、0.46 $\pm$ 0.02和0.59 $\pm$ 0.02 eV，表明MgO和ZnO中的跨越I型，以及ZnO和各种异质结构中交错的II型异质结能带排列。用能带偏移和界面电荷转移解释了超晶格中$n$型导电性的起源。由于载流子限制在层中而增强的光吸收表明MgO是用于封装ZnO基光电子器件的优异的高$κ$介电栅氧化物。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Coupled multiphysics, barrier localization, and critical radius effects in embedded nanowire superlattices
本文的新贡献是开发一个圆柱形表示的嵌入式纳米线超晶格（NWSL）的纤锌矿结构，其中包括耦合，应变相关的8带$\mathbf{k\cdot p}$哈密顿在圆柱坐标系中的多物理场模型，并研究耦合压电机电效应的影响，在这样的NWSL的势垒本地化和临界半径。半导体材料的压电-机电耦合模型考虑了应变、压电效应和自发极化。基于所建立的三维模型，在直角坐标系下模拟得到的电子（空穴）的能带结构与我们以前建立的柱坐标系下的二维模型得到的电子（空穴）的能带结构符合得很好。在$\mathrm{Al_xGa_{1-x}N/GaN}$超晶格的异质结处的几个参数如晶格失配、电场、价带和导带偏移可以作为Al摩尔分数的函数而变化。当$\mathrm{Al_xGa_{1-x}N/GaN}$异质结处的能带偏移非常小并且压电机电效应的影响可以最小化时，则势垒材料可以不再被视为无限势阱。在这种情况下，可以可视化布洛赫波函数到屏障材料中的穿透，这提供了NWSL的临界半径的估计。在这种情况下，NWSL可以充当反型层。最后，我们研究了正方形和圆柱形非对称半导体对导带电子能带结构的影响。
2013-12-31 cond-mat.mes-hall
Incorporation of random alloy GaBi$_{x}$As$_{1-x}$ barriers in InAs quantum dot molecules: alloy strain and orbital effects towards enhanced tunneling
本文提出在 InAs 量子点分子的 GaAs 点间势垒中引入 Bi，基于原子级紧束缚建模揭示其降低势垒、增强空穴隧穿与自旋混合、改变应变共振的作用。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Local-fields and disorder effects in free-standing and embedded Si nanocrystallites
通过从头算方法分析了嵌入在SiO2基质中的32个原子的Si纳米微晶（NC），结晶和非晶，或独立的钝化和应变的不同条件的情况下的案例研究。Si 32/SiO2异质结显示了I型带偏移，突出了NC加上界面和周围基质之间的分离。这种分离的后果是正确地再现组成系统的低能量电子和光学性质的可能性，简单地研究悬浮NC加界面氧与适当的应变。此外，通过定义的光吸收阈值，我们发现，除了量子限制的趋势，非晶化引入了一个额外的红移，增加NC尺寸：即间隙往往更快的散装限制。最后，重要的变化，在计算的DFT-RPA光学光谱时，包括当地的领域指向需要适当的处理的光学响应的界面区域。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence and charge transfer in the prototypical 2D/3D semiconductor heterostructure MoS$_2$/GaAs
新一代的二维材料在光学和电子器件中有着广泛的应用。了解这些材料在与更传统的三维（3D）半导体集成时的特性是实现超薄电子器件的重要挑战。最近的观察表明，通过将MoS $_2$与GaAs组合，可以开发高质量的光电探测器和太阳能电池。在这里，我们提出了本征GaAs，p掺杂GaAs，和n掺杂GaAs衬底上的单层MOS $_2$的光致发光的影响的研究。与由通过几层六方氮化硼与GaAs隔离的MoS $_2$单层组成的对照样品相比，我们观察到所有MoS $_2$ /GaAs异质结中MoS $_2$的发射强度降低了一个数量级。我们还看到了依赖性的trion的A-激子的发光比在光致发光光谱上的类型的基板，一个依赖关系，我们涉及到MOS $_2$和基板之间的静电荷交换时，结形成。扫描开尔文探针显微镜测量的异质结建议I型带对齐，使激子上生成的MoS $_2$单层将被转移到GaAs衬底。我们的研究结果揭示了电荷交换导致带偏移的2D/3D异质结中发挥核心作用的理解和进一步改进的电子器件。
2021-12-03 cond-mat.mes-hall
Effective tuning of electron charge and spin distribution in a dot-ring nanostructure at the ZnO interface
ZnO量子点环纳米结构中的电子态和Aharonov-Bohm效应揭示了一些独特的特征。我们在这里已经表明，与传统的半导体，如InAs或GaAs制成的点环相比，ZnO异质结中的点环由于ZnO中量子点和环的不寻常性质而表现出一些独特的特性。特别是ZnO点环和Aharnov-Bohm振荡的能谱强烈依赖于点或环中的电子数。因此，即使是很小的变化的限制势，大小的点环或磁场可以急剧改变的能谱和Aharonov-Bohm振荡的行为在系统中。由于这种有趣的现象，可以高精度地有效控制点环结构内的电子电荷和自旋分布。这种控制可以通过改变磁场或限制势来实现。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Current-induced spin polarization for a general two-dimensional electron system
本文研究了具有一般自旋轨道相互作用的二维电子气的电流诱导自旋极化。对于各向同性能谱，非线性自旋-轨道相互作用的面内电流诱导自旋极化与电子密度有关，并且随着面密度的增加而增加，而对于$\bm k$ -线性自旋-轨道耦合模型则相反.对线性和立方自旋轨道耦合的InAs/InSb异质结进行了数值计算。对于$δ$型短程电子-杂质散射，当考虑立方自旋轨道耦合时，发现电流诱导的自旋极化随密度的增加而增加。然而，对于远程的障碍，一个快速增强的电流诱导的自旋极化总是观察到在高电子密度，即使在没有立方自旋轨道耦合的情况下。这一结果表明了电流诱导自旋极化的碰撞相关特征。不同的高阶自旋轨道耦合对自旋极化的影响是可以比较的。
2009-10-16 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit interactions in inversion-asymmetric 2D hole systems: a variational analysis
本文深入研究了半导体异质界面上反转非对称二维空穴气体中的自旋轨道相互作用。我们专注于常见的半导体，如GaAs，InAs，InSb，Ge和Si。我们开发了一个半解析变分方法来量化SO相互作用，占结构反转不对称性（SIA）和散装反转不对称性（BIA）。在某些情况下，使用Schriffon-Wolff（SW）变换，基态重空穴子带的色散可以写为$E(k) = A k^2 - B k^4 \pm C k^3$，其中$A$、$B$和$C$是材料和结构相关的系数。我们提供了一个简单的方法来计算参数$A$，$B$，和$C$，但表明，简单的SW近似导致的SIA（Rashba）自旋分裂$\propto k^3$频繁故障。我们确定的参数制度，在这种情况下发生上述材料，并讨论了一个方便的半分析方法，以获得正确的自旋分裂，有效质量，费米能级，和子带占用率，连同它们的依赖性的电荷密度，掺杂剂类型，和掺杂剂浓度的反型和积累层。我们的结果与完全数值计算以及与实验结果吻合得很好。他们认为简单立方Rashba模型的简单应用在常见的异质结构以及量子点中的应用有限。最后，我们发现，对于这里研究的单异质结的BIA项的幅度总是比SIA项的幅度小得多。
2017-02-20 cond-mat.mes-hall
Photogalvanic effect in Weyl semimetals
从理论上研究了杂质对弱倾斜外尔锥外尔半金属光电流效应的影响。我们的计算是基于一个两个节点的模型与反演对称性破缺偏移，我们采用动力学方程的方法，其中既可以考虑到光学跃迁，以及附近的费米能量的粒子-空穴激发。我们专注于参数区与一个单一的光活性节点，并控制在小杂质浓度的计算。节点间散射一般处理，因此我们的结果允许连续插值的情况下，短距离和长距离杂质。我们发现，圆形的PGE的时间演化可能是非单调的中间internode散射。此外，我们表明，倾斜矢量引入三个额外的线性无关的组件的稳态光电流。其中，在倾斜方向上的光电流起着特殊的作用，因为它需要弹性的节点间散射或非弹性的节点内散射被放松。因此，它可能占主导地位。倾斜还产生偏斜散射，其导致垂直于入射光和倾斜两者的电流分量。我们广泛讨论我们的研究结果和评论可能的实验影响。
2017-05-10 cond-mat.mes-hall
Shubnikov-de Haas Characterization of Superconductor-Semiconductor Heterostructures
Microsoft Quantum（微软量子）
本文提出利用简单的肖克利-德哈斯振荡测量提取超导-半导体异质结构中的基本材料参数，通过分析磁电阻数据获取二维电子气的载流子密度、自旋轨道耦合强度及输运和量子散射时间，无需额外制备或低温测量即可获得近邻诱导超导能隙信息。
2026-05-13 cond-mat.mes-hall
