硅中确定性放置受主阵列的原子轨道线性组合(LCAO)模型
介观与纳米尺度物理
2020-02-19 v5
摘要
我们基于原子轨道线性组合(LCAO)方法发展了一个紧束缚模型,用以描述受主阵列的电子结构,其中底层基态由球形近似或立方模型中单个受主的有效质量理论解导出。我们的模型允许半导体价带中任意强的自旋轨道耦合。我们在“独立空穴”近似下研究了硅中受主对和二聚化线性链,并探讨了链中存在拓扑边缘态的条件。对于有限链,我们发现静电效应与二聚化之间存在复杂的相互作用,空穴对受主的长程库仑吸引将局域在末端受主上的态与链的其余部分分离开来。随后,每一能带中再分裂出一对态,在一种键交替取向下形成局域于次末端受主上的一对态,而在另一种交替取向下则并入体态。我们通过计算Zak相证实了这些次末端局域态的拓扑非平庸性质。我们认为,对于更易于物理实现的每个受主一个空穴的情形,这些长程静电效应将被屏蔽掉;我们通过处理一个简单的唯象屏蔽模型来证明这一点,该模型去除了每个受主对的最近邻之外的静电贡献。此时,拓扑态出现在链的末端受主上。在某些情况下,产生拓扑态所需的链终止方式并非基于简单几何(短键与长键)所预期的那一种;我们认为这是因为受主间的键长与有效哈密顿矩阵元之间存在非单调关系。
引用
@article{arxiv.1910.08456,
title = {A linear combination of atomic orbitals (LCAO) model for deterministically placed acceptor arrays in silicon},
author = {Jianhua Zhu and Wei Wu and A. J. Fisher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.08456},
year = {2020}
}
备注
14 pages, 10 figures