从第一性原理看宽禁带二维材料缺陷处的载流子复合机制
材料科学
2019-09-04 v2 计算物理
量子物理
摘要
将二维（2D）材料中的缺陷识别并设计为有前景的单光子发射器（SPE）需要深入理解潜在的载流子复合机制。然而，二维材料缺陷处载流子复合的主导机制尚不清楚，一些悬而未决的问题仍然存在：二维与三维系统中缺陷处的复合过程有何不同？是什么因素决定了二维材料中的缺陷在室温下作为优异 SPE？为解决这些问题，我们开发了第一性原理方法，以准确计算二维材料缺陷处的辐射和非辐射复合速率，以 h-BN 为原型示例。我们揭示了二维材料缺陷处的载流子复合机制主要由缺陷-缺陷态复合主导，而非像大多数三维半导体中的缺陷-体态复合。特别地，我们将非辐射复合机制分解为关键物理量：零声子线（ZPL）和 Huang-Rhys 因子。最后，我们确定应变可有效调节缺陷中心的电子-声子耦合并大幅改变非辐射复合速率。我们的理论发展可作为理解二维材料缺陷处载流子复合的通用平台，同时为 SPE 量子效率的调控提供途径。
引用
@article{arxiv.1906.02354,
title = {Carrier recombination mechanism at defects in wide band gap two-dimensional materials from first principles},
author = {Feng Wu and Tyler Smart and Junqing Xu and Yuan Ping},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.02354},
year = {2019}
}
备注
5 pages, 4 figures