Electromodulation of the Magnetoresistance in Diluted Magnetic Semiconductors Based Heterostructures
研究了由两层稀磁半导体和一层半导体层构成的异质结构的性质。我们发现，有一个RKKY型交换耦合之间的磁性层之间的铁磁和反铁磁振荡的不同参数的函数的问题。这些相的不同输运性质使得这种异质结构呈现出强的磁阻效应。也可以通过电场来改变耦合。我们提出，它是可能的，通过施加一个电场显着改变异质结构的电阻。我们的结果表明，在一个单一的门控样品的磁电阻可以调制与电偏置电压。
2002-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum dots based on spin properties of semiconductor heterostructures
讨论了通过空间调制III-V族异质结中自旋轨道耦合强度获得新型半导体量子点的可能性。利用有效质量模型，我们预测了具有特殊自旋性质的受限单电子态。此外，从平均场计算（局域自旋密度和Hartree-Fock），我们发现，即使是两个电子可以在这些点形成一个束缚态。
2004-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Induced spin texture in semiconductor/topological insulator heterostructures
我们发现，半导体薄膜可以获得一个非平凡的自旋织构由于邻近效应诱导的拓扑绝缘体。该效应源于与拓扑表面态的耦合，即使绝缘体被掺杂也存在。我们提出了一种半导体/拓扑绝缘体异质结构作为一种设备，允许测量界面特性和探测未补偿样品的表面状态。我们还发现，拓扑绝缘体表面模式可以显着拓宽和移动的存在下，金属接触。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin valve effect by ballistic transport in ferromagnetic metal (MnAs) / semiconductor (GaAs) hybrid heterostructures
我们通过弹道输运证明了全外延MnAs铁磁金属/ GaAs半导体/ GaAs：MnAs颗粒混合异质结构中的自旋阀效应。GaAs：MnAs材料在GaAs基质中含有铁磁MnAs纳米颗粒，并充当自旋注入器和自旋检测器。虽然GaAs/MnAs界面的势垒高度被发现是非常小的，观察到相对较大的磁阻。这一结果表明，通过使用弹道输运，我们可以实现大的自旋阀效应，而无需在铁磁金属/半导体界面插入高隧道势垒。
2007-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Tin monochalcogenide heterostructures as mechanically rigid infrared bandgap semiconductors
基于第一性原理的密度泛函计算，我们表明，SnS和SnSe层可以形成机械刚性异质结构的组分起皱或屈曲的单层。由于强的层间耦合，导带和价带边缘的电子波函数在异质结构上是离域的。所得的异质结构的带隙位于红外区域。在应变工程的作用下，异质结构的带隙在褶皱相中发生了由间接带隙向直接带隙的转变。结果表明，层状异质结构的电子波函数和机械刚度之间存在着直接的相关性。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Embedded Energy State in an Open Semiconductor Heterostructure
在本文中，我们表明，HgCdTe异质结构可以支持嵌入在连续的束缚电子态，使离散的能谱重叠的连续谱。尽管所提出的异质结构通常可以被入射电子波穿透，但研究表明它们可以支持具有无限寿命的空间局部俘获稳态。我们讨论了一个自由电子被捕获的可能性建议的开放式谐振腔，并提出了一个详细的研究的情况下失谐谐振腔的陷阱寿命。
2015-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitation of spin waves on a cylindrical semiconductor heterostructure with Rashba spin-orbit interaction
基于自旋-电荷漂移-扩散耦合方程，对圆柱形表面上的顺磁半导体量子阱中的元激发进行了理论研究。电场介导的本征模由振荡干涉图案光学激发，其在外电路中感应电流。对于一个给定半径的圆柱体，尖锐的共振预计会发生在稳态电流响应，这是由于弱阻尼自旋再磁化波。
2008-11-19 cond-mat.mtrl-sci
All Oxide Ferromagnet/Semiconductor Epitaxial Heterostructures
基于氧化物的铁磁体/半导体异质结构为自旋电子学提供了实质性的优势。我们用脉冲激光沉积法在ZnO（0001）和Al_2 O_3（0001）衬底上生长了（111）取向的Fe_3 O_4薄膜和Fe_3 O_4/ZnO异质结构。高品质的结晶膜与马赛克蔓延小至0.03度，尖锐的接口，和均方根表面粗糙度为0.3纳米。磁化强度测量表明，具有3.2 μ B/f. u的饱和磁化强度的磁铁矿层的明确的铁磁行为。30万我们的研究结果表明，Fe 3 O 4/ZnO系统是一个有趣的和有前途的候选人实现多功能异质结构。
2008-08-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
An ab initio based approach to optical properties of semiconductor heterostructures
提出了一种将半导体合金的密度泛函理论计算与半导体Bloch方程相结合的方法，以实现半导体合金异质结构光学性质的从头算预测。八带kp哈密顿量的参数被拟合到适当合金的有效能带结构。采用包络函数法对量子阱进行建模，以kp-波函数和本征值作为计算异质结构光学性质的出发点。结果表明，Luttinger参数来自能带结构计算与TB 09密度泛函再现外推值。通过计算不同磷化物含量的（AlGa）As/Ga（AsP）/（AlGa）As量子阱系统的吸收光谱说明了该过程。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer and interfacial exchange coupling in ferromagnetic metal/semiconductor heterostructures
本文系统地研究了双层和三层异质结构中硬磁金属铁磁体（MnAs）和软磁铁磁半导体（GaMnAs）之间的交换耦合。MnAs/GaMnAs双层膜的交换弹簧模型解释了交换偏置场随层厚度和组分的变化。我们还提出了证据的空穴介导的层间交换耦合MnAs/p-GaAs/ \GaMnAs三层和研究的交换偏置场的间隔层的厚度上的依赖关系。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature spin injection and spin-to-charge conversion in a ferromagnetic semiconductor / topological insulator heterostructure
在室温下使用铁磁半导体的自旋注入是实现自旋功能半导体器件的构建块。然而，由于在众所周知的IV族和III-V族半导体中缺乏可靠的室温铁磁性，这是非常具有挑战性的。在这里，我们演示了室温自旋注入（Ga，Fe）Sb / BiSb异质结，其中（Ga，Fe）Sb是一个铁磁半导体（FMS）与高居里温度（TC）和BiSb是一个拓扑绝缘体（TI）的自旋泵。尽管在室温下（Ga，Fe）Sb的磁化强度非常小（45 emu/cc），但我们能够通过在具有2.5的大的反自旋霍尔角的BiSb的拓扑表面态中利用反自旋霍尔效应（ISHE）来检测来自（Ga，Fe）Sb的自旋注入。我们的研究提供了第一个演示的自旋注入以及自旋电荷转换在室温下在FMS/TI异质结构。
2021-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Great enhancement of Curie temperature and magnetic anisotropy in two-dimensional van der Waals magnetic semiconductor heterostructures
根据Mermin-Wagner定理，在二维磁系统中，需要大的磁各向异性来稳定磁序。基于密度泛函理论（DFT）计算，提出了在范德华异质结构中，通过附加一个具有大自旋轨道耦合的铁磁半导体单层，可以大大增强二维铁磁半导体的磁各向异性能（MAE）.我们研究了Cr_2Ge_2Te_6/PtSe_2双层异质结构，其中每一层都已在最近的实验中实现。DFT计算表明，Cr2Ge2Te6/PtSe2的MAE提高了70%，居里温度TC远高于室温。提出了一个模型哈密顿量来分析DFT结果，表明Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用和单离子各向异性都有助于MAE的增强。基于超交换图象，我们发现Cr的3d轨道和Te的5p轨道之间的能量差的减小部分地有助于TC的增加。我们目前的工作表明，一个有前途的方式来提高MAE和TC通过构建范德华半导体异质结构，这将启发进一步研究的二维磁性半导体系统。
2020-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Boundary conditions in the envelope function approximation as applied to semiconductor heterostructures: the multi-band case
当Kane矩阵中的系数是分段常数时，我们已经找到了确定多带k. p-理论中所用微分算子的自伴延拓的方程，从而确定了其边界条件。一维和三维的情况下进行了研究。数值计算表明，边界条件的选择影响量子阱的能量本征值。
2000-12-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferroelectricity in Polar ScAlN/GaN Epitaxial Semiconductor Heterostructures
采用分子束外延技术在单晶GAN衬底上生长了晶格匹配度为18%ScAlN/GAN异质结构，并观察到了室温铁电性。外延膜具有光滑的表面形貌和高结晶度。脉冲电流-电压测量证实了在几种测量条件下以及在多个样品中这种铁电/半导体结构中的稳定且可重复的极化切换。在室温下测得的矫顽场值为Ec~0.7 MV/cm，对于~100 nm厚的ScAlN层，剩余极化Pr~10 μC/cm 2。这些值基本上低于通过溅射沉积的可比较的ScAlN控制层。重要的是，MBE ScAlN的矫顽场小于GAN的临界击穿场，为低电压铁电开关提供了潜力。GAN上ScAlN的低矫顽场铁电性预示着具有外延集成铁电/半导体异质结构的新形式的电子和光子器件的可能性，该异质结构利用GAN电子和光子半导体平台，其中底层半导体本身表现出自发和压电极化。
2021-05-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Structure, preparation, and applications of 2D material-based metal-semiconductor heterostructures
二维材料家族因其成员众多、性质各异而受到广泛关注。由于二维材料具有原子厚度和光滑表面，可以通过面外垂直堆叠或面内横向拼接的方式构建异质结构或同质结构，从而产生意想不到的物理和化学性质，并在许多领域得到应用。特别地，集成2D金属和2D半导体的2D金属-半导体异质结构或同质结构（MSHS）在未来的集成电子和能源相关应用中显示出巨大的前景。本文首先介绍了具有不同结构和维度的MSHS，然后介绍了几种制备MSHS的方法。然后讨论它们在电子学和光电子学，能量存储和转换，以及它们作为开发新物理学平台的应用。最后，我们对这一新兴领域的挑战和未来的研究方向给出了我们的观点。
2020-12-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Bidirectional Learning of Relationships between Atomic Environments and Electronic Band Dispersion in Semiconductor Heterostructures
Ann and H.J. Smead Aerospace Engineering Sciences, University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校安恩和H.J.斯梅德航空航天工程科学系）
本文提出一种双向学习方法，通过原子分辨光谱函数连接原子环境与电子能带散射，揭示异质结中不同原子环境的光谱特征，并为解释光谱数据和探索复杂半导体异质结的电子性质提供新途径。
2026-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Removal of GaAs growth substrates from II-VI semiconductor heterostructures
我们报告的过程中，使II-VI族半导体外延层从GaAs生长衬底和随后的转移到任意主机环境的去除。该技术结合了机械研磨和层选择性化学湿法蚀刻，并且通常适用于任何II-VI层堆叠。我们证明了非侵入性的方法，通过转移一个全II-VI磁共振隧穿二极管。高分辨率的X射线衍射证明，异质结构的晶体完整性得到保留。传输特性证实，器件的功能得到保持，甚至改善，这是由于完全弹性应变弛豫的隧道势垒层。
2013-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanowire photodetectors based on wurtzite semiconductor heterostructures
使用纳米线进行光电探测构成了一个机会，以提高吸收效率，同时减少设备的电截面。它们呈现出有趣的功能，如与硅衬底的兼容性，这提供了集成检测器和读出电路的可能性，并有助于将其转移到柔性衬底上。在纳米线内，可以实现轴向和径向（核-壳）异质结构。这两种类型可以组合以获得三维载流子约束（线中点）。异质结纳米线光电探测器的纳入打开有趣的应用和性能改进的机会。异质结或II型异质结构有利于光生电子和空穴的分离，并且在纳米线中实现量子点可以应用于量子光电探测器的开发。本文综述了纳米线光电探测器的最新进展，包括单根纳米线和异质结构纳米线。
2019-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-Principles Prediction of Electronic Transport in Experimental Semiconductor Heterostructures via Physics-Based Machine Learning
电子输运性质预测的第一性原理技术近年来发展迅速。然而，它仍然是一个挑战，模型异质结构纳入可变性，由于制造工艺。基于机器学习（ML）的材料信息学方法（MI）越来越多地用于加速具有目标特性的新材料的设计和发现，并将第一性原理技术的适用性扩展到更大的系统。然而，很少有研究利用MI来学习电子结构性质，并使用这些知识来预测各自的输运系数。在这项工作中，我们提出了一个电子传输信息学（ETI）框架，该框架训练小系统的从头算模型，并预测硅/锗异质结构的热电势超出了第一原理技术可访问的长度范围，与测量数据相匹配。我们展示了MI的应用，以提取重要的物理，确定电子输运在半导体异质结构，打破了追求的组合策略，特别是热电材料。我们预计，ETI将有广泛的适用性，以不同的材料类别。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Electric field control of magnetization dynamics in ZnMnSe/ZnBeSe diluted-magnetic-semiconductor heterostructures
我们表明，在稀磁半导体中的磁化动力学可以单独控制从静态磁化通过电场。在n型调制掺杂的（Zn，Mn）Se/（Zn，Be）Se量子阱中，通过施加栅压，磁性Mn ~（2+）离子的自旋-晶格弛豫（SLR）时间可调两个数量级.该效应是基于通过二维电子气（2DEG）为SLR提供额外的通道。负责的激子的巨大塞曼自旋分裂的静态磁化不受2DEG密度。
2006-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Nanoengineered Curie Temperature in Laterally-Patterned Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
我们展示了操纵的铁磁半导体（Ga，Mn）As的埋层的居里温度使用纳米光刻，以提高退火的效果。将GaAs覆盖的铁磁层图案化成纳米线暴露了图案化的（Ga，Mn）As层的侧壁处的自由表面，并且因此允许使用退火去除Mn杂质。与未图案化的样品相比，这导致增强的居里温度和降低的电阻率。对于固定的退火时间，居里温度的提高是较大的较窄的纳米线。
2005-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Spin injection based on the spin gapless semiconductor(SGS)/semiconductor heterostructures
基于传统铁磁体（或半金属铁磁体）/半导体的自旋注入效率由于电导失配而受到Schmidt障碍的极大限制，本文提出用无自旋带隙半导体代替金属注入器可以在保持高自旋极化的同时显著降低电导失配。通过基于超晶格结构的第一性原理计算，研究了Mn_2CoAl/半导体自旋注入器方案的代表性体系。结果表明，（100）界面的Mn_2CoAl/Fe_2VAl和（110）界面的Mn_2CoAl/GaAs体系在界面处保持了较高的自旋极化，后者有望具有较长的自旋扩散长度。继承自Mn 2CoAl的自旋无隙特征，在两个系统中的多数自旋DOS中观察到费米能级周围的明显下降，表明低密度载流子的快速传输。
2014-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic electric polarization in spin-orbit coupled semiconductor heterostructures
给出了自旋轨道耦合半导体异质结构中电磁场与运动电子相互作用的含源项的麦克斯韦方程组。我们从八带${\bm k}{\bm p}$模型出发，用Gordon分解法导出了电场和磁场的极化矢量。其次，我们给出了具有突变界面的半导体异质结构中非抛物导带电子与电磁场相互作用的${\bm k}{\bm p}$有效拉格朗日量。该拉格朗日函数产生了具有源项和异质界面处的边界条件的麦克斯韦方程组以及外部电磁场中的电子包络波函数的方程以及适当的边界条件。作为一个例子，我们考虑了传导电子态的结构反转不对称性所引起的自旋-轨道效应。本文计算了非对称量子阱中稳态电子气在平衡态和自旋霍尔态下对电极化的强度的本征贡献。我们认为，这种贡献，以及固有的自旋霍尔电流，不取消弹性散射过程。
2008-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Single-interface superconductivity in two-layer semiconductor heterostructures
我们在PbTe/PbS，PbTe/PbSe和PbTe/YbS双层半导体异质结构中发现了超导电性。通过比较两层样品的数据与单硫族化物薄膜的数据，我们得出结论，超导电性与两个半导体之间的界面。低维性质的超导夹层的证据，并提出了一个模型，解释了单界面超导的外观。
2005-11-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Finite size and intrinsic field effect on the polar-active properties of the ferroelectric-semiconductor heterostructures
本文用Landau-Ginzburg-Devonshire方法计算了含有铁电薄膜和初始铁电薄膜的铁电-半导体异质结构中的电场、极化和空间电荷的平衡分布。极化梯度和内在的表面能，界面偶极子和极化动力学上的自由电荷的作用进行了具体探讨。铁电-半导体界面的本征场效应导致表面能带弯曲，在半导体表面附近形成耗尽型空间电荷层。在局部极化反转（由扫描探针显微镜（SPM）探针的纳米尺寸尖端感应的不均匀电场引起）期间，界面层的厚度和电荷急剧变化，特别是屏蔽载流子的符号由极化方向决定。得到的解析解可以扩展到分析极化介导的电子输运。
2009-12-31 cond-mat.mtrl-sci
Van der Waals Engineering of Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures for Spin and Valleytronics
磁性材料与半导体的集成已经成为基础科学的肥沃土壤，并且对信息处理和存储的无缝集成具有极大的实际意义。在这里，我们创建一个铁磁半导体CrI3和WSe2的单层形成的范德华异质结构。我们观察到前所未有的控制自旋和谷赝自旋在WSe2，在那里我们检测到一个大的磁交换场的近13 T和快速切换的WSe2谷分裂和极化通过翻转的CrI3磁化。的WSe2的光致发光强度强烈地依赖于在WSe2和CrI3的磁化光激发自旋之间的相对对齐，由于超快自旋相关的电荷跳跃整个异质结界面。谷赝自旋的光致发光检测提供了一种简单而灵敏的方法来探测有趣的畴动力学在超导磁体，以及丰富的自旋相互作用的异质结构。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Resonant tunneling magnetoresistance in epitaxial metal-semiconductor heterostructures
我们报告的共振隧穿磁电阻通过局域态通过ZnSe半导体势垒，可以扭转的有效自旋极化的隧穿电子的符号。在Fe/ZnSe/Fe平面结上进行的实验表明，根据偏置电压、ZnSe势垒中的局域态能量和空间对称性，可以获得正的、负的甚至其符号可逆的磁电阻。在共振条件下，结中所有局域态的平均电导对磁电阻是非常有害的。
2005-05-18 cond-mat.mtrl-sci
Recent Progress of Heterostructures Based on Two Dimensional Materials and Wide Bandgap Semiconductors
二维材料的合成和组装的最新进展为原子级薄膜的各种应用奠定了基础。这些二维材料具有丰富多样的性质，如层相关的带隙，有趣的自旋自由度，和可变的晶体结构。它们在微纳器件中具有广阔的应用前景。与此同时，宽带隙半导体（wide bandgap semiconductor，WBS）具有高击穿电压、高迁移率和高热导率等优点，在高频微波器件、高温和大功率电子器件中显示出重要的应用。除了对单一二维材料或WBS材料的研究外，多功能二维/WBS异质结构可以促进界面处的载流子输运，提供新的物理现象和应用，提高电子和光电子器件的性能。本文综述了二维异质结构材料和WBS异质结构材料的优点，并介绍了二维/WBS异质结构的制备方法。然后，我们介绍了2D/WBS异质结构的应用的多样性和最新进展，包括光电探测器，MEMS，传感器和能源相关的设备。最后，提出了二维/WBS异质结构目前面临的挑战和未来的研究方向。
2022-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
"Quasi two-dimensional" spin distributions in II-VI magnetic semiconductor heterostructures: Clustering and dimensionality
在稀磁半导体（DMS）中，自旋团簇是由相邻磁性阳离子之间的反铁磁交换引起的，并且是降维的强函数。然而，由于在生长过程中原子不可避免的单层间混合，DMS的外延生长单分子膜和突变界面从来不是完美的二维（2D）。因此，DMS异质结构的磁化强度，这是强烈修改自旋集群，是2D和3D自旋分布之间的中间。我们提出了适用于任意分布的磁自旋在生长方向上的自旋集群的精确计算。结果揭示了一个令人惊讶的不敏感性的磁化的混合配置文件的形式，并确定最大可能的磁化的重要限制。对含有“准二维”自旋分布的异质结的高场光学研究与计算进行了比较。
2000-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Buried heterostructure vertical-cavity surface-emitting laser with semiconductor mirrors
报道了一种在InGaAs量子阱增益介质上外延再生长的掩埋异质结垂直腔面发射激光器。再生长技术能够实现保持高腔品质因数（加载的$Q\approx$ 4000）并消除在现有方法中发现的寄生充电效应的微尺度横向限制。在增益介质和腔模之间的最佳光谱重叠下（这里在$T$ = 40 K下实现），以低至$P_{\rm th}$ = 10 mW（$λ_{\rm p}$ = 808 nm）的入射光功率获得激光。发现在$P_{\rm p}\approx$ 5 $P_{\rm th}$处的激光线宽为$\approx$ 3 GHz。
2012-08-25 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Current-in-plane spin-valve magnetoresistance in ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb heterostructures with high Curie temperature
我们在（Ga，Fe）Sb / InAs（厚度$t_\mathrm{InAs}$ nm）/（Ga，Fe）Sb三层异质结构中，利用面内电流（CIP）组态，研究了自旋阀磁电阻效应，其中（Ga，Fe）Sb是具有高居里温度（$T_\mathrm{C}$）的铁磁半导体（FMS）.在$t_\mathrm{InAs}$ = 3 nm的样品中，在3.7 K下清晰地观察到具有开放小回路的MR曲线，其起源于（Ga，Fe）Sb层的平行-反平行磁化翻转和（Ga，Fe）Sb / InAs界面处的自旋相关散射。由于界面散射的增强，随着$t_\mathrm{InAs}$的减小（从9 nm到3 nm），MR比增加（从0.03%到1.6%）。这是铁掺杂FMS异质结构中自旋阀效应的首次演示，为这些高$T_\mathrm{C}$ FMS的器件应用铺平了道路。
2020-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-polarized electron transport in ferromagnet/semiconductor heterostructures: Unification of ballistic and diffusive transport
基于半导体结构中弹道输运和扩散输运的统一半经典描述，发展了铁磁/半导体异质结构中自旋极化电子输运理论。目的是为研究自旋电子器件中自旋弛豫和输运机制的相互作用提供一个框架。在（非简并）半导体内部传输的统一描述中，一个关键要素是由电子组成的热弹道电流，这些电子在由内部和外部静电势产生的电场中弹道运动，并在随机分布的平衡点处被热化。在统一的描述中的弹道组件引起的不连续性的化学势在半导体的边界，这是有关的Sharvin界面电导。通过允许自旋弛豫发生在平衡点之间的弹道运动期间，热弹道自旋极化电流和密度根据自旋输运函数构造。这个函数的积分方程推导出任意值的动量和自旋弛豫长度。对于均匀半导体中的场驱动输运，积分方程可以转换为二阶微分方程，其推广了标准的自旋漂移扩散方程。铁磁/半导体异质结构中的自旋极化是通过调用当前自旋极化的连续性和匹配界面铁磁侧的自旋分辨化学势来获得的。允许自旋选择性界面电阻。例子被认为是说明传输机制和电场的影响。
2005-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Probing energy barriers and quantum confined states of buried semiconductor heterostructures with ballistic carrier injection: An experimental study
一个三端光谱，探测两个亚表面的能垒和带间的光学跃迁在半导体异质结构的演示。研究了一种以InAs/GaAs量子点为集电极的单极性p型半导体金属基区晶体管。利用少/多载流子注入、弹道电子发射谱和热载流子散射谱分别测量了Al_xGa_（1-x）As埋层导带和价带的势垒高度，从而确定了Al_（0.4）Ga_（0.6）As的带隙为2.037 ± 0.009 eV（9 K）。在正向集电极偏压下，注入具有亚带隙动能的少数载流子引起带间电致发光。三个发射峰从InAs量子点，InAs润湿层，和GaAs观察一致的少数载流子注入。
2007-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles envelope-function theory for lattice-matched semiconductor heterostructures
本文从第一性原理范数守恒赝势出发，导出了晶格匹配半导体异质结构的多带势函数哈密顿量。该理论适用于宏观中性界面和无自发体极化的等价或异价异质结构。在早期的数值研究中证明的关键假设是，异质结可以被视为一个弱扰动相对于一些周期性的参考晶体，与线性响应相比，非线性响应小。二次响应理论，然后结合k.p微扰理论，开发一个多带有效质量哈密顿（缓慢变化的包络函数），其中所有的接口带混合效应是由线性响应。在与有效质量的位置依赖性同阶的项中，二次响应只贡献了体带偏移项和界面偶极项，这两项在有效质量哈密顿量中都是对角项.长程多极库仑场出现在量子线或量子点中，但在二维系统中除了偶极对能带偏移的贡献之外没有定性的影响。
2005-11-01 cond-mat.mtrl-sci
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
Tunable electronic properties and electric-field-induced phase transition in phosphorene/graphene heterostructures
单组分体系的缺点，例如，石墨烯的无间隙性质、磷烯缺乏空气稳定性等已经引起人们对期望显示出令人感兴趣的电子和光学性质的堆叠材料的极大关注。利用紧束缚方法和格林函数方法，研究了扶手椅边缘的横向磷烯/石墨烯异质结构的电子性质，这些异质结构可以是半导体/半导体异质结构，也可以是半导体/金属异质结构，其电子性质取决于石墨烯带的宽度.研究发现，该系统是窄禁带的，并且可以通过调节畴的大小来调制禁带宽度。此外，对磷烯带隙随带宽变化的分析表明，在半导体/金属异质结中，磷烯带在费米能级附近不诱导任何电子态，表明磷烯带对电子输运的抑制应归因于空穴的跨界面传输.此外，我们还发现横向电场可以显著地改变异质结构的电子行为，即，异质结构经历超导体-金属相变。此外，调谐横向电场产生了一个有趣的可能性，该系统可以经历从带绝缘体到拓扑绝缘体的拓扑相变。
2020-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring Semiconductor Lateral Multi-junctions for Giant Photoconductivity Enhancement
半导体异质结构作为新科学和技术的推动者发挥了关键作用。作为原子级薄半导体的过渡金属二硫属化物（TMD）的出现开辟了半导体异质结构的新前沿，其通过堆叠不同的TMD以形成垂直异质结或通过经由直接生长横向缝合它们以形成横向异质结。在传统的半导体异质结构中，多结的设计是实现载流子限制的关键。类似地，我们报道了通过化学气相沉积直接生长成功合成单层WS 2/WS 2（1-x）Se 2x/WS 2多结横向异质结构。生长的结构，其特征在于拉曼，光致发光，和环形暗场扫描透射电子显微镜，以确定其横向成分分布。更重要的是，使用微波阻抗显微镜，我们表明，在合金区域的局部光电导可以定制和增强2个数量级以上的纯WS 2。有限元分析证实，这种效应是由于载流子扩散和限制到合金区。我们的工作证实了原子级薄横向异质结构在光电应用中的技术潜力。
2017-09-15 cond-mat.mtrl-sci
How kinetics drives the two- to three-dimensional transition in semiconductor strained heterostructures: the case of InAs/GaAs(001)
用原子力显微镜研究了InAs/GaAs（001）异质结构中的二维到三维生长转变。三维量子点密度的动力学证据两个过渡阈值在1.45和1.59 ML的InAs覆盖，对应于两个独立的家庭，小和大。基于标度分析，这些家庭的特点是不同的聚集机制，涉及的临界核尺寸的变化。值得注意的是，小的产生了丰富的“单体”通过阶梯边缘的侵蚀，有利于大的爆炸成核。
2005-10-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
PhD thesis - 'Electronic Processes at the Interface of Organic Semiconductors'
本论文主要研究了基于有机半导体光敏层的异质结构的光学和光伏特性。本文主要研究了甲基取代的苝颜料、六硫代并五苯和SnCl_2酞菁有机薄膜结构的最佳制备条件。这些结构为制备光敏异质结提供了很好的前景，并可用于研制高效的太阳能光电转换器。研究了热沉积过程中退火和衬底温度对甲基取代的苝颜料、六硫并五苯和SnCl 2酞菁薄膜的形貌、表面结构、光学和光伏性能的影响。所考虑的薄膜的表面和体积参数确定从这里获得的结果。研究了在不同温度衬底上制备的有机异质结的光伏和光学性质。异质结的数据分别用Anderson模型和Van Opdorp模型进行了分析。该分析表明，基于甲基取代的二萘嵌苯颜料的有机异方型异质结构和基于并五苯的同种型异质结构可以通过针对无机半导体异质结提出和开发的模型来描述。确定了制备有机光敏异质结的最佳条件，该异质结在可见光和近红外范围内吸收大部分太阳辐射，并在异质结界面上有效地产生和分离载流子。在最佳条件下制备的各向异性和同种型异质结是发展有机光转换器，包括有机太阳能电池的前景元素。
2017-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Optimal design and quantum limit for second harmonic generation in semiconductor heterostructures
利用遗传算法对GaAs基量子器件的红外二次谐波产生（SHG）进行了优化设计。这两个组成参数和电场同时优化，和SHG的量子限制，由大的偶极矩（有利于电子离域）和大的重叠（有利于电子本地化）之间的权衡，确定。最佳的器件通常具有不对称的双量子阱形状，该双量子阱形状具有窄势垒和最大阱侧面的渐变区域。没有发现一个电场，导致改善SHG，如果成分参数进行优化。
2000-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Magnetization in AIIIBV semiconductor heterostructures with the depletion layer of manganese
本文研究了GaAs/GaPDMATHABMM In $_{0.16}$ As/GaAs异质结构中的磁矩和磁化强度，在温度T=（1.8-300）K和磁场50 kOe范围内，GaAs覆盖层中Mn的浓度是变化的，并且在GaAs量子阱附近的Mn $\sim$层厚度是原子控制的。所有含Mn的GaAs/Ga $_{0.84}$ In $_{0.16}$ As/GaAs样品的质量磁化强度都随着磁场的增加而增加，这表明GaAs基结构的锰耗尽层中存在低维铁磁性。它已被估计的锰含量阈值，在铁磁有序被发现。
2014-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Spin Control of Drifting Electrons using Local Nuclear Polarization in Ferromagnet/Semiconductor Heterostructures
我们展示了在GaAs沟道中局部控制移动电子自旋旋转的方法。当自旋被拖曳通过在MnAs/GaAs界面处产生的自旋极化核的区域时，光注入自旋的拉莫尔频率被调制。由原子核产生的有效场利用铁磁邻近极化效应进行光学或电学控制。自旋旋转也通过控制载流子穿过极化区域的时间来调谐。我们证明相干自旋旋转超过4 π弧度在运输过程中。
2010-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Realizing Majorana zero modes in superconductor-semiconductor heterostructures
在实验室中实现拓扑超导和Majorana零模是凝聚态物理的主要目标之一。我们回顾了这一快速发展的领域的现状，重点是超导体的拓扑超导性的建议。讨论了材料科学的进展和最近实验中Majorana零模的鲁棒特征。在简要介绍了这个问题后，我们概述了几个下一代实验探测马约拉纳零模式的奇异性质，包括融合规则和非阿贝尔交换统计。最后，我们讨论了在这些系统中实现基于Majorana拓扑量子计算的前景。
2018-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Charge and spin transport in a metal-semiconductor heterostructure with double Schottky barriers
本研究建模Fe/GaAs铁磁-半导体结，将界面表示为含肖特基势垒的多层结构，并数值计算Fe/GaAs/Fe双势垒的电流-电压特性及GaAs层自旋电流，结果与实验吻合。
2014-12-16 cond-mat.mtrl-sci
Atomic-scale insights into semiconductor heterostructures: from experimental three-dimensional analysis of the interface to a generalized theory of interface roughness scattering
本文发展了一个适用于任何半导体异质结构的载流子界面粗糙度散射过程的广义理论。通过利用我们的实验见解Ge/GeSi异质界面上获得的三维原子景观原子探针层析成像，我们已经能够定义完整的一套接口参数相关的散射势，包括在平面内和轴向相关内真正的扩散接口。我们的实验结果表明，部分相干的界面粗糙度沿生长方向内的接口。我们表明，它是必要的，包括这一功能，以前被忽略的理论模型，当考虑到有限的界面宽度的特点heterointerfaces。
2020-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant unidirectional magnetoresistance in topological insulator -- ferromagnetic semiconductor heterostructures
单向磁电阻（UMR）是铁磁/非磁双层膜中最复杂的自旋相关输运现象之一，它涉及到自旋霍尔效应（SHE）或Rashba-Edelstein效应（REE）引起的自旋注入和积累，以及铁磁界面或体内的自旋相关散射和磁振子散射。虽然近年来已经广泛地研究了金属双层中的UMR，但是其幅度小至10 $^-$ $^5$，这对于实际应用来说太小了。在这里，我们证明了一个巨大的UMR效应在异质结构的BiSb拓扑绝缘体- GaMnAs铁磁半导体。我们得到了一个大的UMR比为1.1%，并发现这个巨大的UMR是由巨磁电阻（GMR）的自旋相关散射，但由磁振子发射/吸收和强自旋无序散射的GaMnAs层。我们的研究结果为UMR的复杂物理学提供了新的见解，以及提高其在器件应用中的重要性的策略。
2019-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Spin Injection and Relaxation in Ferromagnet-Semiconductor Heterostructures
本文详细描述了Fe/Al_ xGa_{1-x} As/GaAs异质结在2 ~ 295 K温度范围内的自旋注入和探测。在半导体中的稳态自旋极化的测量表明三个温度制度的自旋输运和弛豫。在低于70 K的温度下，注入量子阱结构的自旋极化电子形成激子，并且量子阱中的自旋极化强烈依赖于电偏置条件。在中间温度下，自旋极化主要由量子阱中自由电子的自旋弛豫速率决定。该过程相对于激子自旋弛豫速率在较低温度下是缓慢的，并且负责在100和200 K之间的自旋极化中的宽的最大值。Fe/Al_ xGa_{1-x} As肖特基势垒的自旋注入效率随温度的升高而降低，但在295 K时仍能观察到至少6%的稳态自旋极化。
2004-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Generation of coherent acoustic phonons in piezoelectric semiconductor heterostructures
本文综述了压电半导体多量子阱中相干声学声子产生的一些实验和理论方面的内容。为了模拟更先进、更复杂的纳米声学器件，提出了一种宏观连续介质理论，用于研究压电半导体异质结构中相干声学声子的产生和传播。宏观方法适用于相干区，并可以很容易地用来研究基于压电半导体异质结构的相干声器件。对于每一个声子模，相应的相干声场服从加载弦方程。驱动力的贡献来自压电和变形势耦合。我们应用该理论模拟了（0001）取向InGaN/GAN多量子阱中相干纵声声子的产生。数值计算结果与实验结果吻合较好。利用宏观理论，我们还研究了纤锌矿多量子阱中晶体取向对相干声学声子产生的影响。结果发现，相干横向声学声子占主导地位的产生一定的取向角。
2006-05-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetooptics of layered two-dimensional semiconductors and heterostructures: progress and prospects
从20世纪70年代基于III-V族和II-VI族半导体的“常规”二维（2D）量子阱（QW）开始，到最近的原子级薄层范德华材料，例如2D半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）和2D磁体，2D材料的研究正在不断发展并提供新的挑战。磁光光谱学在这一领域的研究中发挥了重要作用，无论是从基础物理学和技术的角度。二维半导体（如TMDC）的一个主要挑战是理解它们的自旋谷分辨物理，以及它们在量子计算和信息研究中的意义。自从谷塞曼效应被发现以来，磁光光谱学对TMDC及其异质结构的自旋谷物理有了深入的了解。在这个角度来看，我们强调磁光在许多里程碑的作用，如层间激子的发现，相干激发谷之间的相位控制，激子约化质量，玻尔半径和结合能的测定，光学亮和暗激子，trions，其他多体物种，如双激子和它们的声子副本在TMDC单层的物理。讨论伴随着开放的问题，挑战和未来的前景，在该领域包括评论的范德华异质结构，涉及TMDC和二维磁铁的磁光。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous hardening of spin waves in cobalt/molecular-semiconductor heterostructures reveals strongly anisotropic spinterface magnetism
本研究利用超快时间分辨磁光光谱探究钴/分子半导体异质结构的磁动力学，发现其自旋界面存在高度各向异性的低温超顺磁性，揭示了分子化学吸附对自旋界面磁性的调控作用，为自旋电子应用提供支撑。
2024-12-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Raman Characterization of a 2D Semiconductor Lateral Heterostructure Interface
二维单层半导体横向异质结构中界面的性质，包括其组成、尺寸和异质性，严重影响了它在下一代光电子学的二维系统上产生的功能。在这里，我们使用尖端增强拉曼散射（TERS）来表征界面在一个单层的二硫化钼/WS 2横向异质结构的空间分辨率为50 nm。共振和非共振TERS光谱表明，界面合金的大小，从50-600 nm的数量级变化的一个单一的微晶。共振和非共振拉曼光谱的连续界面演化的纳米尺度成像使得能够对单层MoS 2，MoxW 1-xS 2和WS 2中的几种振动模式的缺陷激活，共振增强和材料组成进行去卷积。结果表明，纳米TERS光谱的能力，阐明宏观结构-性能关系的二维材料和表征横向界面的二维系统的长度尺度上的设备是必不可少的。
2021-10-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Band Alignment of 2D Semiconductors for Designing Heterostructures with Momentum Space Matching
我们提出了一个全面的二维（2D）半导体材料的能带排列的研究，并强调形成动量匹配的I，II和III型异质结的可能性;一个诱人的可能性是原子异质结构的构成单层在区域中心的带边。我们的研究，其中包括第IV和III-V族化合物单层材料，第V族元素单层材料，过渡金属二硫属化物（TMD）和过渡金属三硫属化物（TMT）揭示了几乎一半的这些材料具有导电和/或价带边缘驻留在区中心。使用第一性原理密度泛函计算，我们提出了这些2D材料的903种不同的可能组合的异质结的类型，建立了异质结的周期表。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Anisotropic Electrical Spin Injection in Ferromagnetic Semiconductor Heterostructures
在垂直偏置的（Ga，Mn）As基自旋偏振光发光二极管中观察到平行于和垂直于电荷输运的自旋输运效率的14倍各向异性。自旋极化是通过测量电致发光的极化从（In，Ga）As量子阱放置在距离d（20至420 nm）低于p型铁磁（Ga，Mn）As接触。此外，随着d减小，平行于生长方向的收集，测量到偏振从0.5%单调增加到7%，而垂直方向的面内偏振（~0.5%）保持不变。
2002-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin accumulation detection of FMR driven spin pumping in silicon-based metal-oxide-semiconductor heterostructures
使用自旋霍尔效应及其逆效应来电检测和操纵经由铁磁共振（FMR）驱动的自旋泵浦产生的动态自旋电流，使得能够研究这些动态注入的电流穿过各种各样的铁磁材料。然而，虽然这种方法已被证明是探索自旋泵浦过程的宝贵诊断方法，但它需要强的自旋-轨道耦合，因此基本上限制了可用于检测器/通道材料（主要是Pt、W和Ta）的材料基础。在这里，我们报告FMR驱动的自旋泵到一个弱的自旋轨道通道通过测量的自旋积累电压在Si基金属氧化物半导体（MOS）异质结构。这种替代的实验方法，使调查的动态自旋泵在广泛的一类材料具有弱的自旋轨道耦合和长的自旋寿命，同时提供额外的信息，通过Hanle为基础的测量的有效自旋寿命的相位演化的注入自旋系综。
2013-11-05 cond-mat.mtrl-sci
