锗中由三维应变实现的高效直接带隙跃迁
材料科学
2021-07-08 v3 介观与纳米尺度物理
应用物理
摘要
作为延续摩尔定律的高度三维(3D)集成电路发展的补充,利用新型3D形变策略提升器件性能的兴趣日益增长。为持续探索新型3D形变技术,事先借助计算预测方法探究何种应变张量可带来所需性质至关重要。本工作中,我们基于第一性原理方法研究各向同性3D应变下的锗(Ge)。输运与光学性质分别通过全第一性原理Boltzmann输运方程与多体Bethe-Salpeter方程(BSE)方法研究。我们的结果表明,仅需0.34%的三轴拉伸应变(负压强)即可在Ge中实现直接带隙,且避免了Sn掺杂相关的挑战。同时观察到折射率与载流子迁移率——尤其是电子——的显著提升。这些结果表明,探索半导体(以及潜在许多其他材料)的3D形变空间以优化其性质具有巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2102.12190,
title = {An efficient direct band-gap transition in germanium by three-dimensional strain},
author = {Simon Mellaerts and Valeri Afanasiev and Jin Won Seo and Michel Houssa and Jean-Pierre Locquet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.12190},
year = {2021}
}
备注
Accepted at ACS Applied Materials & Interfaces