半导体异质结构中原子环境与电子能带色散关系的双向学习

半导体异质结构中由应变、界面和组分调制引起的原子尺度变化强烈影响电子能带色散，但仅使用第一性原理方法仍难以探测和比较。在此，我们引入一种双向学习方法，以原子分辨谱函数作为信息密集的表示，将局域原子环境与原电子能带色散联系起来。该表述实现了一个前向模型，可预测原子环境如何塑造电子能带；以及一个反向模型，可直接从能带色散图像（包括角分辨光电子能谱）推断原子环境描述符。应用于硅/锗超晶格和异质结构时，该方法揭示了内部和界面原子环境如何产生不同的谱特征。这种耦合的前向-反向框架通过从推断的描述符重建电子能带结构来实现自洽验证。通过将电子能带视为可分解、可学习的对象，本工作为解释光谱数据以及复杂半导体异质结构中电子性质的数据驱动探索提供了一条物理信息驱动的路线。