用于光电子学应用的六方锗的精确电子与光学性质
材料科学
2019-03-27 v1
摘要
高质量无缺陷的纤锌矿型硅与锗现可在六方纳米线衬底上生长。这些IV族半导体的六方相已被预测在光电子学应用中表现出改善的电子与光学性质。虽然纤锌矿型硅是一种被充分表征的间接半导体，但关于纤锌矿型锗的实验数据及可靠计算十分匮乏，且就其带隙性质并不一致。利用第一性原理密度泛函理论，我们计算了六方锗精确的结构、电子与光学性质。鉴于锗的电子结构计算对底层近似的敏感性是众所周知的，我们系统地测试了若干交换关联泛函的性能，包括元GGA与杂化泛函。我们首先对立方锗验证了我们的方法，获得的原子几何与能带结构与现有实验数据极为吻合。随后，将同一方法应用于预测纤锌矿型锗的电子与光学性质。我们将纤锌矿型锗刻画为直接半导体，其最低光学跃迁仅具有微弱偶极活性、带隙小、晶体场劈裂巨大且有效质量呈强各向异性。这一出乎意料的小直接带隙以及最低光学跃迁的振子强度，通过金刚石结构能带的对称性与折叠效应得到解释。
引用
@article{arxiv.1812.01865,
title = {Accurate electronic and optical properties of hexagonal germanium for optoelectronic applications},
author = {Claudia Rödl and Jürgen Furthmüller and Jens Renè Suckert and Valerio Armuzza and Friedhelm Bechstedt and Silvana Botti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.01865},
year = {2019}
}