Features of interband absorption in narrow-gap semiconductors
对于半导体和半金属拥有一个狭窄的带隙之间具有不同的奇偶性，在红外区域的介电函数的色散明确评估。介电函数的虚部具有高于带间电子跃迁的吸收阈值的平台。介电函数的实部在阈值处具有对数奇异性。这导致纯半导体在低频下对介电常数的贡献很大。对于具有简并载流子的样品，介电函数的实部在吸收阈值处发散。这种发散会随着温度或碰撞率而变模糊。
2008-03-03 cond-mat.mtrl-sci
Semiconductor quantum tubes: dielectric modulation and excitonic response
我们从理论上研究了量子管的光学性质，量子管是一种一维半导体纳米结构，其中电子和空穴被限制在一个圆柱壳中。在这些连接2D和1D系统的结构中，电子-空穴相互作用可以通过量子管外部的介电物质进行调制，并且可能在其核心内部。我们使用适当介电配置的精确格林函数和有效质量描述内电子-空穴相互作用的精确对角化来预测激子结合能和振子强度的演变。与均匀情况相反，在介质调制管中，激子束缚是管直径的函数，并且可以通过结构设计和适当选择介电介质在很大程度上进行调谐。
2010-02-10 cond-mat.mtrl-sci
Frequency-dependent dielectric function of semiconductors with application to physisorption
The dielectric function is one of the most important quantities that describes the electrical and optical properties of solids. Accurate modeling of the frequency-dependent dielectric function has great significance in the study of the long-range van der Waals (vdW) interaction for solids and adsorption. In this work, we calculate the frequency-dependent dielectric functions of semiconductors and insulators using the $GW$ method with and without exciton effects, as well as efficient semilocal density functional theory (DFT), and compare these calculations with a model frequency-dependent diele…
2016-06-29 cond-mat.mtrl-sci
Tight binding formulation of the dielectric response in semiconductor nanocrystals
我们报告的半导体纳米晶体的电子介电响应的理论推导使用紧束缚框架。扩展到纳米尺度的汉克和Sham方法[物理评论B 12，4501（1975）]开发的散装半导体，我们展示了如何局部场效应可以包括在研究中的限制系统。这个方案的一个很大的优点是，被制定在定域轨道，因此它需要很少的计算资源和时间。半导体纳米晶体的光学和屏蔽性能的应用在这里提出和讨论。计算了InAs（直接带隙）和Si（间接带隙）纳米晶的吸收截面、静态极化率和屏蔽函数，结果与第一性原理计算结果和实验数据吻合较好。我们还表明，本计划使我们能够很容易地超越连续介质模型，基于克劳修斯-莫索蒂方程，这是经常使用的，包括表面极化。我们的计算表明，连续介质模型，结合使用的大小依赖的介电常数，低估了极化率，导致非常强的表面极化场。
2007-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Modeling of dielectric hysteresis loops in ferroelectric semiconductors with charged defects
我们提出了具有带电缺陷和普遍的非本征电导的铁电半导体的介电滞回线的唯象描述。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（收缩和双循环）已获得在我们的模型的框架。所得结果定量地解释了PZT厚膜等铁电材料的铁电开关现象。
2004-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Binding Energy of Impurity in a Size Quantized Coated Semiconductor Wire: Role of the Dielectric-Constant Mismatch
在阶梯无限深势阱模型的框架内，考虑了尺寸量子化的半导体线、涂层和周围环境之间的介电常数失配对杂质结合能的影响。在不存在和存在沿导线轴施加的磁场的情况下进行计算。用变分法计算了GaAs- Ga_{1-x} Al_{x} AS系统中类氢杂质的结合能随合金浓度、有效质量比、介电常数失配和磁场的变化关系。
1999-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and phase stability of oxide semiconductors: Performance of dielectric-dependent hybrid functional DFT, benchmarked against $GW$ band structure calculations and experiments
我们调查的带隙，平衡结构，和相稳定性的几个大块多晶型的宽禁带氧化物半导体ZnO，TiO 2，ZrO 2，和WO 3。我们特别关注的是评估混合泛函的性能与Hartree-Fock精确交换的分数从计算的材料的电子介电常数获得。我们提供了比较标准的密度泛函理论和GW方法。我们最后分析了TiO 2到Ti 2 O3的化学还原，涉及氧化物化学计量的变化。我们表明，介电依赖的混合功能一般是良好的再现基态（晶格常数，相稳定性序列，和反应能）和激发态（光电子能隙）的属性在一个单一的，完全从头算框架。
2015-08-11 cond-mat.mtrl-sci
In Praise and in Search of Highly-Polarizable Semiconductors
材料的介电响应是电子学和光子学的基础。已建立的半导体材料具有窄范围的介电磁化率，低频值约为10。宽带隙材料中强而可变的介电响应与复杂的晶体结构和较重的元素有关。基于潜在的化学趋势，我们假设，硫族化合物的晶体结构常见的复杂氧化物可能具有许多高度极化的半导体。对这些材料的研究是出于对固体中电子和声子的基本探究，以及在光子学，高频通信和光子学中的潜在应用。
2019-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Effects of dynamical dielectric screening on the excitonic spectrum of monolayer semiconductors
本文提出动态Bethe-Salpeter方程数值求解新方法，揭示单层半导体中激子共振蓝移源于动态介电屏蔽，并阐明带隙重整化需同时考虑低频和高频介电常数。
2024-04-19 cond-mat.mtrl-sci
Parallel Core-Shell Metal-Dielectric-Semiconductor Germanium Nanowires for High Current Surround Gate Field Effect Transistors
采用化学气相沉积（CVD）法制备了以单晶Ge为核、氮化硅和硅钝化层为同心壳层、原子层沉积（ALD）法制备了Al 2 O3栅介质层、各向同性磁控溅射法制备了Al金属环栅（SG）壳层的核壳型锗纳米线（GeNW）。然后，使用一种新的自对准制造方法构建环绕栅极纳米线场效应晶体管（FET）。个别SG GeNW FET由于改进的静电而显示出优于具有平面栅极堆叠的GeNW FET的改进的切换。还构造了由并联的多个准对准SG GeNW组成的FET器件。总的来说，几十个SG GeNW在低源漏偏置电压下提供超过0.1mA的导通电流。自对准环绕栅极方案可以推广到各种半导体纳米线材料。
2006-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Dependence of the Dielectric Constant and Resistivity of Diluted Magnetic Semiconductors
研究了铁磁序对稀磁半导体电学性质的影响。分析了Ga $_{1-x}$ Mn $_x$ As的介电常数和电阻率随温度的变化关系。在我们的处理中，半导体的电子结构由六带Kohn-Luttinger哈密顿量描述，Mn磁矩的热涨落在平均场近似下处理，载流子-载流子相互作用在无规相位近似下处理，输运性质使用弛豫时间近似。我们发现，当从铁磁相到顺磁相时，超导体的费米长度变化接近8%。我们还发现，在良好的协议与实验中，电阻率的变化接近20%时，从零到居里温度。我们解释了这种变化的电阻率的费米面的变化和运输散射时间时，从铁磁相顺磁相。
2003-02-12 cond-mat.mtrl-sci
Physics-Based Factorized Machine Learning for Predicting Ionic Dielectric Tensors
Institute for Materials Research, Tohoku University（东北大学物质材料研究机构）；Graduate School of Engineering, Tohoku University（东北大学大学院工学研究科）；Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学先进教育研究机构）
本文提出基于物理的因子化解析机器学习方法，通过等变图神经网络和预训练势预测离子贡献，从而更准确地预测高κ材料的介电张量。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Delta Machine Learning for Predicting Dielectric Properties and Raman Spectra
本研究提出一种结合线性响应模型与对称性适配机器学习的Delta机器学习方法，可从分子动力学轨迹低成本预测拉曼光谱，相比单步方法能减少准确预测介电性质与拉曼光谱所需的训练集规模。
2024-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Defect calculations in semiconductors through a dielectric-dependent hybrid DFT functional: the case of oxygen vacancies in metal oxides
我们研究了三种不同的金属氧化物半导体（金红石型和金红石型TiO 2，单斜晶系WO 3，和四斜晶系ZrO 2）中的氧空位的行为，使用最近提出的混合密度泛函方法，其中确切的交换分数是材料依赖的，但在自洽方案中获得从头算。特别是，我们计算相对于氧空位缺陷的电荷跃迁能级，并将计算的光学和热激发/发射能量与现有的实验结果进行比较，从而揭示潜在的激发机制和相关材料特性。我们发现，这种新的方法是能够再现不仅基态性能和能带结构的完美的大块氧化物材料，但也提供了与相应的亚化学计量缺陷系统中观察到的光学和电学行为一致的结果。
2015-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Dark-exciton driven energy funneling into dielectric inhomogeneities in two-dimensional semiconductors
二维过渡金属二硫属化物半导体（2D TMD）的光电和输运性质极易受到外部扰动的影响，从而能够通过合成后修饰来精确定制材料功能。在这里，我们表明，称为纳米气泡的纳米级不均匀性，可用于应变和，侵入性较小，介电调谐的双层二硫化钨（WSe 2）中的激子输运。我们使用超灵敏的时空分辨光学散射显微镜直接成像激子输运，揭示了介电纳米气泡在室温下的激子捕获和捕获激子是令人惊讶的高效，即使明亮激子的能量受到的影响可以忽略不计。我们的观察结果表明，激子functionalities在介电不均匀性驱动的动量间接（暗）激子的能量更敏感的介电扰动比明亮的激子。这些结果揭示了一种新的途径，以控制激子输运在二维半导体具有特殊的空间和能量精度，使用暗态能量景观的介电工程。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Screening in Electromagnetic Dressing of Semiconductors
Université de Bordeaux - CNRS - CEA, CELIA, UMR5107（波尔多大学 - 法国国家科学研究中心 - 法国原子能和替代能源委员会，CELIA联合研究单位）
研究电磁修饰半导体时介电性质对弗洛quet-沃克状态的影响，通过实验几何分析揭示介电屏蔽在光-物质相互作用中的作用。
2026-04-28 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of highly-polarizable semiconductors BaZrS3 and Ba3Zr2S7
很少有已知的半导体表现出强的光学响应和大的介电极化率。具有大介电极化率的无机材料往往是宽带隙复合氧化物。对可见光和红外线具有强光响应的半导体倾向于弱偏振。这些趋势的有趣例外是卤化物钙钛矿和相变硫属化物。在这里，我们介绍了复杂的硫族化合物的Ba-Zr-S系统的钙钛矿和Ruddlesden-Popper结构作为一个新的家庭的高度极化的半导体。我们报告的结果，建立BaZrS 3和Ba 3 Zr 2S 7作为半导体与低频相对介电常数（$ε_0$）在50 - 100的范围内，和带隙在1.3 - 1.8 eV的范围内的单晶的阻抗谱。我们的电子结构计算表明，在钙钛矿BaZrS 3与Ruddlesden-Popper Ba 3 Zr 2S 7的增强的介电响应主要是由于增强的IR模式有效电荷，和声子频率沿$\langle 001 \rangle$的变化;玻恩有效电荷和晶格刚度的差异是次要的。这种晶体结构中的共价键结合在复合氧化物中更为常见，导致了相当大的弗里希耦合常数，这表明载流子是大的极化子。
2020-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Creation of moiré bands in a monolayer semiconductor by spatially periodic dielectric screening
二维范德瓦耳斯材料的莫尔超晶格已经成为设计电子能带结构和发现涌现物理现象的强大平台。一个关键的概念是当两种材料重叠时，通过层间杂交在晶体中产生长波长周期性势和莫尔带。在这里，我们展示了一种新的方法的基础上，空间周期性的介电屏蔽，在单层半导体创建莫尔带。它依赖于单层半导体中库仑相互作用的介电屏蔽的减少及其环境介电依赖的电子能带结构。当单层WSe $_{2}$靠近六方氮化硼上的小角度错位石墨烯时，我们观察到了摩尔带之间的光学跃迁。莫尔带是长程库仑相互作用的结果，强烈的栅极可调，并且可以具有与主体材料的晶格无关的通用超晶格对称性。我们的结果也表明，单层半导体是敏感的局部介电传感器。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong exciton binding in quantum structures through remote dielectric confinement
我们提出了一种新型的混合系统，由传统的半导体纳米结构与远程绝缘层，其中电子-空穴相互作用的增强相结合的量子和介电限制在不同的长度尺度。由于在半导体/绝缘体界面处的介电失配引起的极化电荷，我们表明激子结合能可以增加一倍以上。对于常规的III-V量子线，这种远程介电约束允许激子在室温下结合。
1998-04-03 cond-mat.mtrl-sci
Optical Dielectric Functions of III-V Semiconductors in Wurtzite Phase
由于晶体各向异性，半导体的光学性质可以表现出强烈的偏振依赖性。许多最近的实验已经表明，在独立的纳米线的光致发光强度是偏振相关的。对这种效应的一个贡献是介电函数的各向异性，这是由于大多数纳米线以纤锌矿形式结晶的事实。虽然我们对纤锌矿相III-V族半导体的能带结构知之甚少，但我们已经预测了9种纤锌矿相III-V族半导体的体能带结构，在此，我们预测了9种非氮化物纤锌矿相III-V族半导体（AlP，AlAs，AlSb，GaP，GaAs，GaSb，InP，InAs和InSb）的频率依赖介电函数。它们的复介电函数计算偶极子近似通过评估的动量矩阵元素上的一个密集的网格的特殊k-点使用经验赝势波函数。修正的动量矩阵元素占丢失的核心状态使用的比例因子，这是通过使用光学求和规则上计算的介电函数的锌多型体。的介电函数计算的极化垂直和平行于晶体的c轴。
2010-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Finite-momentum dielectric function and excitonic effects from time-dependent density-functional theory with dielectrically screened hybrid functionals
本文提出混合TDDFT方法，结合介电屏蔽杂化泛函，以较低计算成本准确计算有限动量介电函数，实现激子色散和电子能量损失谱的高效计算。
2025-02-28 cond-mat.mtrl-sci
REPLY to Comments on "Giant Dielectric Response in the One-Dimensional Charge-Ordered Semiconductor (NbSe4)3I" and "Colossal Magnetocapacitance and Colossal Magnetoresistance in HgCr2S4" (cond-mat/0607500)
在目前的工作中，我们回答评论加泰罗尼亚和斯科特（cond-mat/0607500）对我们的两个文件。这篇评论已被《物理评论快报》拒绝发表，因此，我们的回复是基于cond-mat版本。
2007-01-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Ab-initio calculation of optical absorption in semiconductors: A density-matrix description
我们展示了如何在第一性原理密度矩阵描述中描述半导体和半导体纳米结构中的库仑重整化效应和介电屏蔽。这些动态变量和近似方案所需的介质屏蔽的适当描述确定。结果表明，在随机相位近似的直接库仑相互作用成为屏蔽，与静态屏蔽是一个很好的近似，而电子-空穴交换相互作用保持未屏蔽。我们的结果与相应的GW近似和Bethe-Salpeter方程格林函数分析所获得的结果的差异和相似之处进行了讨论。
2001-08-21 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis and study of alpha-Fe1.4Ga0.6O3: An advanced Ferromagnetic Semiconductor
本文报道了α-Fe_（1.4）Ga_（0.6）O_3化合物的合成及其结构相稳定性和有趣的磁性、介电和光吸收性质。在我们的工作中，Ga掺杂的α-Fe_2 O_3样品很好地稳定在α相（空间群为R3 C的菱形晶体结构）。本发明的Ga掺杂的α-Fe 2 O 3系统的组合物的性质与最近大多数研究的FeGa O 3组合物相比是显著先进的。在室温下，样品是典型的软铁磁体，同时也是直接带隙半导体。介电研究表明，样品的介电损耗较低，在较高频率下交流电导率大幅增强。在可见光范围内的光吸收增强了4%至5%。该组合物已表现出大范围的剪裁室温铁磁矩和光学带隙，通过改变晶粒尺寸和非环境（真空）热处理的机械合金化制备的样品。
2011-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Large, light-induced capacitance enhancement in semiconductor junctions simulated by capacitor-resistor nets
随机电阻-电容（R-C）网络的等效电路模拟表明，在随机R-C块体和电极表面之间引入大电容后，低频下的表观实介电常数提高了3个数量级。体R-介电路径的出现可以代表半导体体的光生高电导率状态，实验观察到与实介电常数的光增强平行的是，其虚部也被强烈增强。光生载流子的加入强烈地增强了块体的电导率，有效地将空间电荷区限制在块体边缘和电极之间的界面。这可能是一个简单的现象学解释的表观介电常数增强后，照明光电池，不涉及复杂的物理模型。
2015-07-20 cond-mat.mtrl-sci
Doping-induced dielectric catastrophe prompts free-carrier release in organic semiconductors
通过分子掺杂可获得的对材料性质的控制对于有机半导体的许多技术应用（例如OLED或热电器件）是必不可少的。这些激子半导体通常仅在5-10\%的杂质浓度下达到简并极限，这是一种与载流子和离子化掺杂剂之间的强库仑结合有关的现象，并且其理解迄今为止仍然难以捉摸。这项研究提出了一个一般的机制，在有限掺杂的集体屏蔽现象的载流子的释放。结合第一性原理和微静电计算，建立了掺杂有机半导体介电性质的多尺度模型。我们的研究结果预测了一个大的非线性增强的介电常数（10倍，在8\%的负载）作为系统的方法增加掺杂后的介电不稳定性（灾难）。这可以归因于高度极化的主机-掺杂剂复合物的存在下，加上一个不平凡的主导贡献，从偶极相互作用的无序和异质系统。材料中增强的屏蔽大大降低了电子-空穴分离的（自由）能垒，合理化了热电荷释放的可能性。所提出的机制与电导率数据是一致的，并为在较低的掺杂负载下实现较高的电导率奠定了基础。
2021-07-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Predicting the Thermal Behavior of Semiconductor Defects with Equivariant Neural Networks
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Data Science Institute（慕尼黑数据科学研究所）；Munich Center for Machine Learning (MCML)（慕尼黑机器学习中心）
本文提出利用等变神经网络高效预测半导体缺陷在有限温度下的热行为，通过主动学习方法结合MACE和DeepH-E3网络，实现与密度泛函理论相当的计算精度，但成本显著降低。
2025-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Assessing the performance of self-consistent hybrid functional for band gap calculation in oxide semiconductors
在本文中，我们评估的预测能力的自洽混合功能scPBE 0在计算氧化物半导体的带隙。计算过程是基于自洽的评价的混合参数$α$的静态介电常数的迭代计算，使用扰动展开后离散化（PEAD）的方法，并利用关系$α= 1/ε_{\infty}$。我们的材料数据集由30种化合物组成，涵盖了广泛的带隙和介电性能，包括具有广泛应用的材料，如热电材料、陶瓷材料、光致发光材料、透明导电氧化物和耐火材料。我们的研究结果表明，scPBE 0功能提供了更好的带隙比非自洽的混合PBE 0和HSE 06，但scPBE 0并没有表现出显着的改善的静态介电常数的描述。总体而言，scPBE 0数据显示出14%（带隙）和10%（$ε_\infty$）的平均绝对百分比误差。对于具有弱介电屏蔽和大激子结合能的材料，与PBE 0和HSE 06不同，scPBE 0高估了带隙，但是当包括激子效应时，带隙的值变得非常接近实验值（例如对于SiO $_2$）。然而，必须特别注意具有小带隙的化合物，因为scPBE 0倾向于高估接近金属极限的介电常数。
2017-08-17 cond-mat.mtrl-sci
Plasmons in semiconductor and topological insulator wires with large dielectric constant
已知沿半径为$a$的细线延伸的等离子体激元的色散规律实际上是线性的。我们表明，在一个线的介电常数$κ$远大于其环境$κ_e$，这样的色散规律交叉到一个无色散的三维类法律时，等离子体激元波长变得短于长度$(a/2) \sqrt{(κ/κ_e)\ln(κ/2κ_e)}$的电场线从线退出到环境。这种情况发生在普通的半导体线和三维拓扑绝缘体线中。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Predicting polarization and nonlinear dielectric response of arbitrary perovskite superlattice sequences
我们对短周期铁电超晶格的非线性介电响应进行了第一性原理计算。我们不仅计算和存储的总极化，但也Wannier为基础的个别原子层的极化，作为电位移场的函数，并使用这些信息来构建一个模型，能够预测的非线性介电响应的任意超晶格序列。我们证明了我们的方法的成功应用，由SrTiO $_3$，CaTiO $_3$，和BaTiO $_3$层的超晶格。
2008-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dielectric/semiconductor interfacial doping to develop solution processed high performance 1 V ambipolar oxide-transistor and its application as CMOS inverter
从SnO 2薄膜晶体管（TFT）的电介质/半导体界面的p型掺杂已被用于开发高载流子迁移率平衡的双极氧化物晶体管。为了引入这种界面掺杂，已经通过使用两种不同的含有三价原子的离子导电氧化物半导体来制造底栅顶接触TFT。这两种离子导电材料分别是LiInO_2和LiGaO_2，含有可移动的Li+离子。在离子电介质顶部上的SnO 2薄膜制造期间，这些三价原子允许对界面SnO 2层进行p掺杂以在TFT的沟道中引入空穴传导。为了实现这种界面掺杂现象，在含有二价锌（Zn）原子的相同条件下，用Li 2 ZnO 2电介质制造了参考TFT。我们的比较电气数据表明，TFT与LilnO 2和LiGaO 2电介质是双极性的性质，而与Li 2 ZnO 2电介质的TFT是一个单极n沟道晶体管，揭示了界面掺杂的SnO 2。最有趣的是，通过使用LilnO 2电介质，我们能够制造1.0 V平衡双极TFT，其具有分别为7 cm 2 V-1 s-1和8 cm 2 V-1 s-1的高电子和空穴迁移率值，两种操作的开/关比>102，其已用于低压CMOS反相器制造。
2020-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Spectral diffusion of single semiconductor nanocrystals: the influence of the dielectric environment
我们探索了不同基质对单个均匀包覆的CdSe/CdS/ZnS纳米晶体的发射线形状的影响。所获得的结果证实了以前的观察闪烁事件和光谱扩散之间的相关性，但此外，我们已经发现，光谱扩散的程度几乎是独立的电介质环境的NC。此外，我们报告的线宽和发射能量之间的相关性，这是不期望发生在本工作中采用的球对称NC的观察。这些结果的影响进行了讨论。
2006-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Accurate and efficient prediction of the band gaps and optical spectra of chalcopyrite semiconductors from a non-empirical range-separated dielectric-dependent hybrid: Comparison with many-body perturbation theory
针对密度泛函理论难以准确预测黄铜矿半导体电子与光学性质的问题，提出非经验屏蔽介电依赖杂化泛函，精度媲美多体微扰方法且成本更低，为相关研究提供高效准确的工具。
2024-01-30 cond-mat.mtrl-sci
AI-driven Inverse Design of Complex Oxide Thin Films for Semiconductor Devices
Incheon National University（仁川国立大学）
IDEAL平台通过结合生成模型与原子层沉积技术，实现复杂氧化物薄膜的逆向设计，揭示了带隙与介电响应之间的权衡，并验证了其在半导体器件中的应用。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Fractional Dimensional Approach to Dielectric Tuning Effects on Excitonic Parameters in 2D semiconductor materials
本文提出分数维方法，用于在变化介电环境中快速准确计算二维半导体WS₂单层的激子结合能与准粒子带隙，并通过调谐介电常数实现显著能量调控，验证了方法的普适性与高效性。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Predicting Band Gaps with Hybrid Density Functionals
我们比较了四种流行的混合密度泛函（B3 LYP，B3 PW 91，HSE和PBE 0）的能力，用于预测半导体和绝缘体的带隙在一个大的基准集使用一致的方法。我们没有观察到显着的统计差异，在其整体性能，虽然筛选混合HSE是更准确的典型半导体。HSE可以通过在其短范围内包括更大部分的Hartree-Fock交换来提高其对大带隙材料的准确性-而不影响半导体的准确性。考虑到筛选的混合动力车在计算上比它们的全球同行便宜得多，我们得出结论，它们是带隙黑箱预测的更好选择。
2016-10-06 cond-mat.mtrl-sci
Revealing exciton masses and dielectric properties of monolayer semiconductors with high magnetic fields
在半导体物理学中，许多重要的光电材料参数可以通过在足够大的磁场中的光谱学实验来揭示。对于单层过渡金属二硫族化物半导体，由于沉重的载流子质量和巨大的激子结合能，这种场规模是相当大的-几十特斯拉或更多。本文报道了单层MoS $_2$、MoSe $_2$、MoTe $_2$和WS $_2$在高达91 T的高磁场中的吸收光谱。我们不仅跟踪激子的$1s$基态，而且跟踪其激发态$2s$、$3s$、. $ns$ Rydberg说。这提供了一个直接的实验测量的有效（减少）激子质量和介电性能。激子结合能，激子半径，和自由粒子的带隙也被确定。测得的激子质量比理论预测的要重，特别是对于钼基单层膜。这些结果提供了必要的和定量的参数，光电范德华异质结构的合理设计纳入二维半导体。
2019-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of strong-field injection and control of photocurrent in dielectrics and wide bandgap semiconductors
本文提出了一种在具有稳定的载波包络相位的非共振超短激光脉冲作用下，宽禁带半导体中光致感应电流的理论。为了描述强场电子动力学，密度矩阵方程与介质内部的宏观电场方程自洽求解，我们用一维势来模拟介质内部的宏观电场。我们提供了一个详细的分析物理上重要的量（带人口，宏观极化，转移电荷），这表明，载波包络相位控制的电流可以解释为量子力学干涉的多光子激发通道的结果。我们的数值计算结果与实验数据吻合得很好。
2013-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Bipolaron formation in organic semiconductors at the interface with dielectric gates
电子-声子诱导的双极化子的形成被证明是可行的，在有机半导体中的介电栅的界面处，由于与界面振动模式的载流子的耦合和体电子-电子相互作用的弱到中等强度。极化束缚态被发现是相当强大的模型与现实的强度的电子耦合到体和界面声子。交叉到近现场双极化子发生耦合值远小于那些近现场极化子，但另一方面，它引起了一个激活的行为的流动性与大得多的激活能。红荧烯场效应晶体管的结果进行了讨论。
2012-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.str-el
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
Frequency dependent dielectric properties of Al/ maleic anhydride (MA) /p-Si structures
采用旋涂法在p-Si基片上制备了Al/马来酸酐（MA）/p-Si有机肖特基器件。研究了Al/MA/p-Si复合材料的介电常数随频率和电压的变化。利用光谱技术在室温下对接触结构的介电性能和电导率进行了详细的研究。的介电常数，介电损耗，介电损耗角正切，实部和虚部的电模量和交流电导率的值被发现相当敏感的频率和施加的偏置电压，特别是在耗尽和积累区域。实验结果表明，介电常数的值显示出陡峭的下降，随着频率的增加，每个电压。介电损耗随电压的变化呈现跳跃式变化，且介电损耗随电压的降低和频率的增加而减小。观察到交流电导率随频率的微弱增加。电模量的实部随着频率的增加而增加。此外，电模量的虚部显示出峰值，并且峰值位置随着施加电压的增加而向更高的频率移动。结果表明，界面极化在低频下更容易发生，金属/半导体界面上的界面态是导致Al/MA/p-Si结构介电性能偏离的主要原因。
2015-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Carrier Mobility by Remote Phonons
Texas Materials Institute and Department of Mechanical Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所和机械工程系）
研究电介质中远程声子对范德华异质结构载流子迁移率的影响，通过第一性原理计算框架，发现其可增强迁移率，如在单层InSe/h-BN结构中，还确定了其他能增强迁移率的电介质，提供了计算方法和迁移率工程见解。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Bandgaps and band bowing in semiconductor alloys
本文用一种快速、实用的方法计算了半导体合金的带隙和能带弯曲参数。该方法是一个介电缩放近似的基础上，一个近似。它增加了一个能移的带隙所提供的局域密度近似（LDA）的密度泛函理论（DFT）。能量位移由高频介电常数的倒数加权的材料无关常数组成。该方法的显著特点是通过紧束缚线性松饼-锡轨道（TB-LMTO）的格林函数（GF）在原子球近似（ASA）下快速计算合金的介电常数。当将其应用于高度失配的半导体合金（HMA）（如Zn Te $_x$ Se $_{1-x}$）时，该方法提供了与用LDA计算的带弯曲参数不同的带弯曲参数，这是由于高频介电常数也表现出弯曲。
2010-02-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Suppressing Diffusion-Mediated Exciton Annihilation in 2D Semiconductors Using the Dielectric Environment
原子薄的半导体，如单层MoS 2和WS 2表现出非线性激子-激子湮灭在非常低的激发密度（低于~10激子/μ m2的MoS 2）。在这里，我们表明，在发生湮灭的密度阈值可以通过改变底层基板调谐。当支撑衬底由SiO2变为Al 2 O3或SrTiO 3时，二级激子-激子湮灭速率常数kXX [cm 2/s]分别降低了一个或两个数量级。使用瞬态光致发光显微镜，我们测量的有效的室温激子扩散系数在化学处理的二硫化钼为D = 0.06 +/- 0.01 cm 2/s，对应的扩散长度LD = 350 nm的激子寿命τ = 20 ns，这是独立的衬底。这些结果，连同数值模拟，表明有效激子-激子湮灭半径单调地随着底层衬底的折射率的增加而减小。激子-激子湮灭限制了在高激子密度下工作的2D半导体器件的整体效率;通过介电环境调节这些相互作用的能力是朝着以原子级薄材料为特征的更高效光电技术迈出的重要一步。
2018-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Insulator to Semiconductor Transition in Graphene Quantum Dots
由于边缘效应和量子限制效应，零维石墨烯量子点（GQD）表现出有趣的物理和化学性质。当GQD边缘的碳原子数多于基面的碳原子数时，GQD具有更高的活性。室温XRD图谱证实了GQD的形成。紫外-可见光谱证实GQD在可见光区显示出光学吸收。随着激发波长的增加，光致发光谱中的发射峰发生红移。动态光散射（DLS）分析表明，发现颗粒的平均尺寸为65 nm。在300 ~ 500 K温度范围内研究了GQDs的频率依赖的电输运性质。最有趣的是，首次观察到GQD在400 K附近的绝缘体到半导体的转变。通过详细的介电分析讨论了GQD的转变机制。讨论了插层水对电导率随温度变化的影响。介电弛豫机制解释的介电常数，电导率和阻抗形式主义的框架。频率依赖的交流电导率谱遵循Jonscher普适幂律。采用Cole-Cole模型研究了样品的介电弛豫机制。
2019-05-10 cond-mat.mtrl-sci
1D Exciton Spectroscopy of Semiconductor Nanorods
我们已经从理论上证明了半导体纳米棒的光学性质是由一维激子控制的。该理论考虑了空间和介电约束的各向异性，描述了带间光跃迁和激子结合能的尺寸依赖性。我们已经证明了基态激子的精细结构解释了光致发光的线性偏振。我们的结果与在CdSe纳米棒中的测量结果吻合得很好。
2004-03-31 cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of the static dielectric screening approximation of Coulomb interactions in atomically thin semiconductors
该研究通过电荷可调激子共振实验，发现高介电常数环境中激子蓝移超30 meV，表明静态介电屏蔽近似失效，动态屏蔽模型揭示自能由高频响应主导，为调控多体效应提供新途径。
2024-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic Infrared Electro-Optic Response of Soluble Organic Semiconductors in Thin Film Transistors
我们利用频率相关的电光技术测量了小分子有机半导体，如6，13-双（三异丙基硅基乙炔基）并五苯中的空穴迁移率。对底栅、底接触场效应晶体管（FET）中的半导体薄膜进行了测量。由于埋置金属层效应，由于电荷层中的吸收，最大响应将是对于介电膜的波长的约1/4（在电介质中）（例如，在红外线中的约1微米厚）。结果提出的FET制备与旋转浇铸聚合物和氧化铝陶瓷制备的原子层沉积。在低频率的结果是适合一个非线性微分方程的解决方案，描述在FET沟道中的流动电荷的空间依赖性，这使我们能够研究跨一组漏极-源极接触形成的多个晶体。在氧化铝陶瓷上制备的FET在高频下显示出与模型的有趣偏差，这可能是由于接触阻抗增加。
2012-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Properties and characterization of ALD grown dielectric oxides for MIS structures
我们报告了一个广泛的结构和电特性的栅极下的介质氧化物绝缘体的原子层沉积（ALD）生长的氧化铝和HfO 2。我们阐述了这些氧化物的ALD生长窗口，发现40-100 nm厚的两种氧化物层表现出良好的表面平整度和所需的非晶结构。这些层构成进一步金属栅极蒸发的基础，以完成金属-绝缘体-半导体结构。我们最好的器件能够在77 K下承受高达约3 MV/cm的电流，漏电流保持在1 nA的最先进水平以下。在这些条件下，位移电荷对应于3 \times 1013 cm-2的片载流子密度的变化，这保证了稀释铁磁半导体中的微磁特性的有效调制。
2011-07-27 cond-mat.mtrl-sci
PRISA: a simple software for determining refractive index, extinction co-efficient, dispersion energy, band gap, and thickness of semiconductor and dielectric thin films
开发了一个简单的用户友好的软件PRISA，它可以仅从半导体和介质薄膜的透射光谱中确定它们的光学常数（折射率和消光系数）、色散参数（振荡器能量和色散能量）、吸收系数、带隙和厚度。利用Swanepoel提出的包络法计算了薄膜的厚度、折射率和消光系数。利用Connel和Lewis提出的方法计算了强吸收区的吸收系数。随后，直接和间接的带隙的膜估计从吸收系数的光谱使用Tauc图。软件的代码是用Python编写的，图形用户界面是用Python的tkinter包编写的。它提供了方便的测量和导出数据的输入和输出。该软件具有使用导出的参数检索透射光谱以检查其可靠性的功能。以a-Si：H非晶半导体薄膜的透射谱数值计算和电子束蒸发HfO 2介质薄膜的透射谱实验测量为例，验证了软件的性能。PRISA被认为是更简单和准确的相比，其他免费提供的软件。为了帮助其他研究薄膜的研究人员，该软件可以在https://www.shuvendujena.tk/download上免费获得。
2020-11-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Three-Dimensional to Layered Halide Perovskites: A Parameter-Free Hybrid Functional Method for Predicting Electronic Band Gaps
针对标准杂化泛函预测3D及层状卤化物钙钛矿带隙的不足，本研究评估DSH泛函，提出基于对应3D钙钛矿介电常数的改进策略，提升预测精度，为光电子材料建模提供高效无参数方法。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Classical to Quantum Diffusive Transport in Atomically Thin Semiconductors Capped with High-k Dielectric
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Arkansas（阿肯色大学）
本研究通过比较有无HfO2封装的MoS2器件，发现介电屏蔽可实现相位相干量子输运，并建立紧束缚模型验证，证明介电工程可调控TMD器件输运机制。
2025-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Detection of deep-subwavelength dielectric layers at terahertz frequencies using semiconductor plasmonic resonators
由掺杂硅制成的等离子体领结天线可以在太赫兹（THz）频率下作为等离子体谐振器工作，并在其间隙附近提供大的场增强。我们从实验和理论上证明了接近天线表面的场限制使得能够检测比自由空间波长薄约3750倍的纳米（100 nm）无机膜。基于模型计算，我们得出结论，探测灵敏度及其随沉积层厚度的变化与天线周围的局部太赫兹场分布的衰减和蝴蝶结天线的间隙中的局部场增强有关。这种大的场增强具有提高基于等离子体激元的生物和化学传感器的检测限的潜力。
2012-10-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Low Frequency Dielectric Loss of Metal/Insulator/Organic Semiconductor Junctions in Ambient Conditions
研究了金属/氧化物/并五苯薄膜结在环境条件下的复导纳。在低频率下，归因于质子扩散通过氧化物的贡献。这种扩散被证明是异常的，并且被认为也是在有机场效应晶体管中观察到的偏置应力效应的起源。在较高的频率下，两个偶极的贡献是显而易见的，归因于位于一个在有机/氧化物界面或有机内的缺陷，和其他在大块的氧化物。这两个偶极响应显示出不同的动态特性，表现在导纳的德拜贡献的形式位于氧化物中的缺陷，和科尔-科尔贡献的缺陷有关的有机。
2012-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
